En Skywave-antenn för nästan vertikal incident, eller NVIS-antenn, sänder en radiovåg upp mot himlen i en vinkel som är nästan vertikal. Genom att sända en radiovåg på detta sätt kan den studsa från jordens jonosfär och tillbaka mot marken, vilket gör den mindre mottaglig för de begränsande effekterna av jordens krökning. Som ett resultat kan en radiosignal som sänds med en NVIS-antenn tas emot på ett mycket större avstånd än en som sänds med en konventionell antenn.
Konventionella sändarantenner sänder radiovågor horisontellt, ungefär parallellt med marken, i en rak linje. I applikationer med kortare räckvidd, såsom TV, ger detta maximal mottagningseffekt i omedelbar närhet av sändaren. När jordens yta kröker sig och den sända signalen färdas i en rät linje, växer de två längre från varandra när avståndet från sändaren ökar.
Så småningom, vanligtvis 50 till 70 miles beroende på lokal topografi, kommer signalen inte längre att nå jordens yta och kommer inte att kunna tas emot. Om du placerar sändaren på ett högt torn kan den sända i en liten vinkel nedåt. Detta kommer att kompensera för en del av jordens krökning; dock lägger den vanligtvis bara några miles till räckvidden och är mer användbar för att övervinna lokal topografi än jordens krökning.
Vid sändning med en NVIS-antenn färdas signalen inte horisontellt. Istället färdas signalen uppåt i en vinkel på 75 till 90 grader. När signalen når jordens jonosfär reflekterar jonosfären signalen tillbaka till jordens yta i en vinkel som motsvarar överföringsvinkeln. Som ett resultat kan en signal från en NVIS-antenn tas emot inom ett avstånd av cirka 100 till 250 miles från sändaren, beroende på den exakta vinkeln för den ursprungliga överföringen.
Trots dess till synes överlägsna prestanda kan sändningssignalen från en NVIS-antenn inte ha vilken frekvens som helst. Eftersom jordens jonosfär hela tiden varierar, kommer den konsekvent och tillförlitligt endast att reflektera radiovågor i intervallet 3.5 till 7.3 megahertz. Under idealiska förhållanden kan detta område sträcka sig från 2 till 10 megahertz; sådana förhållanden är dock alltid tillfälliga. Dessa frekvenser är för låga för tv och andra bredbandssignaler, som vanligtvis sänds över 30 megahertz.
Om en signals överföringsfrekvens ligger utanför jonosfärens reflekterande område, kommer jonosfären antingen att absorbera signalen eller låta signalen passera genom den och ut i rymden. Trots begränsningarna för NVIS-sändningar kan de upprätta tillförlitlig röstkommunikation med lång räckvidd, vilket är användbart för militära och amatörradiooperatörer. Forskare använder också NVIS-antenner för att studera och mäta jordens jonosfär genom att analysera hur den reflekterar radiosignaler.