Warum spielt Regen erst ab etwa 10 GHz eine Rolle?

Weil die Tropfen dann im Vergleich zur Wellenlänge groß werden. Ein Regentropfen misst bis etwa 5 mm, die Wellenlänge beträgt 3 cm bei 10 GHz und 1 cm bei 30 GHz. Unterhalb weniger GHz sind die Tropfen dagegen winzig und stören die Welle kaum. Bei 50 mm/h und horizontaler Polarisation beträgt die spezifische Dämpfung 0,17 dB/km bei 5 GHz, 1,66 dB/km bei 10 GHz, 9,8 dB/km bei 30 GHz und 19,7 dB/km bei 100 GHz.

Warum dämpft Regen horizontale Polarisation stärker als vertikale?

Fallende Tropfen platten sich ab und werden breiter als hoch. Eine horizontal polarisierte Welle trifft deshalb auf mehr Wasser. Bei 50 mm/h und 20 GHz verliert horizontal 5,72 dB/km, vertikal 4,53 dB/km. Weiter oben schrumpft der Abstand, bei 100 GHz auf 19,7 gegenüber 19,3 dB/km. Richtfunkstrecken in regenreichen Gegenden laufen deshalb oft vertikal. Zirkulare Polarisation liegt dazwischen, beim Mittelwert der beiden Koeffizienten.

Ist das der gesamte Regenschwund meiner Strecke?

Nein. Es ist die Dämpfung für eine gleichmäßige Regenrate auf der ganzen Strecke, genau das, was P.838 definiert. Echte Schauer sind lückenhaft, und auf einer langen Strecke deckt der stärkste Regen selten jeden Kilometer ab. ITU-R P.530 (terrestrisch) und P.618 (Erde–Weltraum) machen aus einer Regenrate einen Schwund für einen bestimmten Zeitanteil, indem sie eine effektive Weglänge ansetzen. Diesen Schritt macht der Rechner nicht. Gase, Wolken und ein nasses Radom kommen noch dazu.

Welche Regenrate soll ich eingeben?

Für die Auslegung die Rate, die in 0,01 % eines mittleren Jahres überschritten wird, R0,01, also rund 53 Minuten im Jahr. Die Vorgaben liefern R0,01 für die 15 Regenzonen der ITU-R P.837-1 von 1994, von 8 mm/h in Zone A bis 145 mm/h in Zone P. Große Teile des gemäßigten Europas liegen in den Zonen E bis K, die feuchten Tropen in N und P. P.837-1 ist ersetzt. Die aktuelle P.837-8 liefert R0,01 aus digitalen Weltkarten. Nehmen Sie diese oder lokale Regenmesser-Statistiken, wenn es auf den genauen Wert ankommt.

Warum ändert die Elevation bei zirkularer Polarisation nichts?

Weil die Elevation nur über cos²θ · cos 2τ eingeht, und bei τ = 45° ist cos 2τ = 0. Die H- und V-Koeffizienten werden dann bei jedem Winkel gleich gewichtet gemittelt. Bei linearer Polarisation zählt die Elevation sehr wohl. Je steiler die Strecke, desto stärker mischen sich H und V, bis bei θ = 90° alle Polarisationen denselben Wert ergeben.

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Regendämpfungs-Rechner (ITU-R P.838)

Regendämpfung ist der Verlust, den eine Funkwelle erleidet, wenn Regentropfen sie absorbieren und streuen. Oberhalb von 10 GHz wächst sie rasch. Dieser Rechner wendet die ITU-R-Empfehlung P.838-3 an und ermittelt die spezifische Dämpfung in dB/km aus Frequenz, Regenrate, Polarisation und Elevation. Mit der Streckenlänge multipliziert ergibt sich die Dämpfung bei gleichmäßigem Regen.

Frequenz

P.838-3 ist für 1 bis 1000 GHz angepasst.

Vorgabe Regenrate

R0,01 je Regenzone aus ITU-R P.837-1 (1994). Die Tabelle ist historisch, die aktuelle P.837-8 arbeitet mit digitalen Karten. Die Zonenkarten stehen in P.837-1. Werte am 7. November 2026 nachgeprüft.

Regenrate

Funkplaner rechnen mit R0,01, der Rate, die in 0,01 % eines mittleren Jahres überschritten wird (rund 53 Minuten).

Polarisation

Elevationswinkel der Strecke

θ in den Formeln: 0° für eine terrestrische Strecke, die Elevation der Schüssel für einen Satellitenpfad. Nur lineare Polarisation spürt ihn. Bei 90° liefern alle Polarisationen denselben Wert.

Streckenlänge

Angenommen wird dieselbe Regenrate auf der ganzen Strecke.

Spezifische Dämpfung

4,76 dB/km

γR = k · Rᵅ, eine gleichmäßige Regenrate

Dämpfung über die Strecke

23,8 dB

γR × d, gleichmäßiger Regen · ohne Wegkürzung nach P.530/P.618

Koeffizient (Potenzgesetz)

0,09164

k · H 0,09164 · V 0,09611

Exponent (Potenzgesetz)

1,0568

α · H 1,0568 · V 0,9847

Spezifische Dämpfung über der Frequenz, beide Achsen logarithmisch, für die eingegebene Regenrate. Die kräftige grüne Linie gilt für Ihre Polarisation und Elevation. Die gestrichelte (H) und die gepunktete Linie (V) zeigen rein horizontale und vertikale Polarisation auf einer waagrechten Strecke. Das blasse Band reicht von 8 bis 145 mm/h, der trockensten und der nassesten Regenzone nach ITU-R P.837-1. Der Punkt markiert Ihre Frequenz und ihre spezifische Dämpfung.

Umgesetzt ist die ITU-R-Empfehlung P.838-3 (03/2005), Gleichungen (1) bis (5). Die Streckendämpfung A = γR × d setzt gleichmäßigen Regen auf der ganzen Strecke voraus. Für Ausfallprognosen gelten ITU-R P.530 (terrestrisch) oder P.618 (Erde–Weltraum), die eine effektive Weglänge ansetzen. Gase, Wolken, Nebel und nasse Antennen sind nicht enthalten. Die Regenzonen-Vorgaben sind historische Werte aus P.837-1 (1994).

So funktioniert es

01
Koeffizienten zur Frequenz bestimmen

P.838-3 rechnet keine Streuung. Die Empfehlung liefert vier angepasste Koeffizienten, k_H, k_V, α_H und α_V, als Summen von Gauß-Termen in log₁₀ f, gültig von 1 bis 1000 GHz. Bei 20 GHz sind das 0,09164, 0,09611, 1,0568 und 0,9847.
02
Für Ihre Polarisation kombinieren

Die Gleichungen (4) und (5) mischen die horizontalen und vertikalen Werte über cos²θ · cos 2τ. Dabei ist θ die Elevation der Strecke und τ die Neigung der Polarisation. Horizontal übernimmt die H-Werte, vertikal die V-Werte, zirkular (τ = 45°) den einfachen Mittelwert. Auf einem senkrechten Pfad (θ = 90°) liefern alle Polarisationen dasselbe Ergebnis.
03
Die Regenrate einsetzen

Die spezifische Dämpfung ist γ_R = k · R^α in dB/km. Um 20 GHz liegt α nahe bei 1, eine doppelte Regenrate verdoppelt also ungefähr die Dämpfung. Bei 20 GHz und horizontaler Polarisation ergeben 42 mm/h 4,76 dB/km und 84 mm/h 9,90 dB/km. Weiter oben sinkt α (0,77 bei 60 GHz, 0,68 bei 100 GHz), stärkerer Regen wirkt dort unterproportional.
04
Mit der Streckenlänge multiplizieren

Über 5 km gleichmäßigen Regen mit 42 mm/h bei 20 GHz gilt A = 4,76 · 5 = 23,8 dB. Starkregen deckt eine lange Strecke selten auf ganzer Länge ab, auf langen Strecken überschätzt der Wert daher den Schwund. ITU-R P.530 (terrestrisch) und P.618 (Erde–Weltraum) verkürzen die Strecke deshalb auf eine effektive Weglänge. Dieser Rechner tut das nicht.

Formeln

Koeffizientenanpassung, Gleichungen (2) und (3)

G = Σ a_j · e^−u_j² + m·x + c₀

x = log₁₀ f, u_j = (x − b_j) / c_j
a_j, b_j, c_j, m, c₀ — Konstanten aus den Tabellen 1 bis 4 von P.838-3
k_H = 10^G mit Tabelle 1, k_V = 10^G mit Tabelle 2
α_H = G mit Tabelle 3, α_V = G mit Tabelle 4
f — Frequenz, GHz (1 bis 1000)

Polarisation und Elevation, Gleichung (4)

k = k_H + k_V + (k_H − k_V) · C2

C = cos²θ · cos 2τ
θ — Elevationswinkel der Strecke, Grad (0° für eine terrestrische Strecke)
τ — Neigung der Polarisation zur Horizontalen: 0° H, 90° V, 45° zirkular

Exponent, Gleichung (5)

α = P_H + P_V + (P_H − P_V) · C2k

P_H = k_H · α_H, P_V = k_V · α_V
k — das kombinierte k aus Gleichung (4)

Spezifische Dämpfung (Gleichung 1) und Streckendämpfung

γ_R = k · R^α, A = γ_R · d

γ_R — spezifische Dämpfung, dB/km
R — Regenrate, mm/h (R_0,01 für den Auslegungsfall 0,01 %)
d — Streckenlänge, km
A — Dämpfung über die Strecke, dB, bei gleichmäßigem Regen (ohne effektive Weglänge)

Rechenbeispiel

Regen der Zone K (42 mm/h) auf einer 5-km-Strecke bei 20 GHz

bei f = 20 GHz: k_H = 0,09164, α_H = 1,0568, k_V = 0,09611, α_V = 0,9847
horizontal auf waagrechter Strecke: τ = 0°, θ = 0°, also cos²θ · cos 2τ = 1, k = k_H und α = α_H
γ_R = 0,09164 · 42^1,0568 = 4,76 dB/km
A = 4,76 dB/km · 5 km = 23,8 dB
vertikal stattdessen: γ_R = 0,09611 · 42^0,9847 = 3,81 dB/km, 19,1 dB über die Strecke
zirkular: k = 0,09388, α = 1,0199, γ_R = 4,25 dB/km

FAQ

Warum spielt Regen erst ab etwa 10 GHz eine Rolle?: Weil die Tropfen dann im Vergleich zur Wellenlänge groß werden. Ein Regentropfen misst bis etwa 5 mm, die Wellenlänge beträgt 3 cm bei 10 GHz und 1 cm bei 30 GHz. Unterhalb weniger GHz sind die Tropfen dagegen winzig und stören die Welle kaum. Bei 50 mm/h und horizontaler Polarisation beträgt die spezifische Dämpfung 0,17 dB/km bei 5 GHz, 1,66 dB/km bei 10 GHz, 9,8 dB/km bei 30 GHz und 19,7 dB/km bei 100 GHz.
Warum dämpft Regen horizontale Polarisation stärker als vertikale?: Fallende Tropfen platten sich ab und werden breiter als hoch. Eine horizontal polarisierte Welle trifft deshalb auf mehr Wasser. Bei 50 mm/h und 20 GHz verliert horizontal 5,72 dB/km, vertikal 4,53 dB/km. Weiter oben schrumpft der Abstand, bei 100 GHz auf 19,7 gegenüber 19,3 dB/km. Richtfunkstrecken in regenreichen Gegenden laufen deshalb oft vertikal. Zirkulare Polarisation liegt dazwischen, beim Mittelwert der beiden Koeffizienten.
Ist das der gesamte Regenschwund meiner Strecke?: Nein. Es ist die Dämpfung für eine gleichmäßige Regenrate auf der ganzen Strecke, genau das, was P.838 definiert. Echte Schauer sind lückenhaft, und auf einer langen Strecke deckt der stärkste Regen selten jeden Kilometer ab. ITU-R P.530 (terrestrisch) und P.618 (Erde–Weltraum) machen aus einer Regenrate einen Schwund für einen bestimmten Zeitanteil, indem sie eine effektive Weglänge ansetzen. Diesen Schritt macht der Rechner nicht. Gase, Wolken und ein nasses Radom kommen noch dazu.
Welche Regenrate soll ich eingeben?: Für die Auslegung die Rate, die in 0,01 % eines mittleren Jahres überschritten wird, R0,01, also rund 53 Minuten im Jahr. Die Vorgaben liefern R0,01 für die 15 Regenzonen der ITU-R P.837-1 von 1994, von 8 mm/h in Zone A bis 145 mm/h in Zone P. Große Teile des gemäßigten Europas liegen in den Zonen E bis K, die feuchten Tropen in N und P. P.837-1 ist ersetzt. Die aktuelle P.837-8 liefert R0,01 aus digitalen Weltkarten. Nehmen Sie diese oder lokale Regenmesser-Statistiken, wenn es auf den genauen Wert ankommt.
Warum ändert die Elevation bei zirkularer Polarisation nichts?: Weil die Elevation nur über cos²θ · cos 2τ eingeht, und bei τ = 45° ist cos 2τ = 0. Die H- und V-Koeffizienten werden dann bei jedem Winkel gleich gewichtet gemittelt. Bei linearer Polarisation zählt die Elevation sehr wohl. Je steiler die Strecke, desto stärker mischen sich H und V, bis bei θ = 90° alle Polarisationen denselben Wert ergeben.

Regen bestimmt die Schwundreserve, das Gelände aber entscheidet, ob es überhaupt eine freie Strecke gibt. Waveshed prüft Sichtlinie und Fresnel-Freiraum über echten Höhendaten. So wissen Sie, dass die Strecke frei ist, bevor Sie für das Gewitter rechnen.

Strecke im Gelände prüfen →

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LOS vs. RF (FSPL & ITM) — wann ein paar dB Pegel die Strecke entscheiden und wann allein die Geometrie zählt
Funkabdeckung planen (RF / ITM) — wo die Schwundreserve in einer vollständigen Abdeckungsprognose steht

Quellen & weiterführende Links

ITU-R Recommendation P.838-3 — Specific attenuation model for rain for use in prediction methods ↗ — Ausgabe 03/2005, in Kraft: Gleichungen (1) bis (5), Koeffiziententabellen 1 bis 4 und die Prüfwerte der Tabelle 5
ITU-R Recommendation P.837 — Characteristics of precipitation for propagation modelling ↗ — die Vorgaben stammen aus Tabelle 1 der ersetzten P.837-1 (08/1994). Die aktuelle P.837-8 arbeitet mit digitalen Karten
ITU-R Study Group 3 — Validation examples for Earth-space propagation prediction methods (Rev 8.3.0) ↗ — Tabellenblatt „P.838-3 Sp.Att“: Dieser Rechner reproduziert alle 16 Testfälle auf 12 signifikante Stellen
ITU-R Recommendation P.530 — Propagation data and prediction methods required for the design of terrestrial line-of-sight systems ↗ — macht aus der spezifischen Dämpfung einen Regenschwund für terrestrische Strecken, mit effektiver Weglänge
ITU-R Recommendation P.618 — Propagation data and prediction methods required for the design of Earth-space telecommunication systems ↗ — derselbe Schritt für Satellitenpfade

Regendämpfungs-Rechner (ITU-R P.838)

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