Calculateur d’affaiblissement dû à la pluie (UIT-R P.838)

Comment ça marche

1. 01

   Ajuster les coefficients à la fréquence

   La P.838-3 ne fait pas de calcul de diffusion. Elle fournit quatre coefficients ajustés, k_H, k_V, α_H et α_V, sous forme de sommes de termes gaussiens en log₁₀ f, valables de 1 à 1000 GHz. À 20 GHz, ils valent 0,09164, 0,09611, 1,0568 et 0,9847.

2. 02

   Les combiner pour votre polarisation

   Les équations (4) et (5) mélangent les valeurs horizontales et verticales au moyen de cos²θ · cos 2τ, où θ est l’élévation du trajet et τ l’inclinaison de la polarisation. L’horizontale prend les valeurs H, la verticale les valeurs V, et la circulaire (τ = 45°) leur simple moyenne. Sur un trajet vertical (θ = 90°), toutes les polarisations donnent le même résultat.

3. 03

   Appliquer l’intensité de pluie

   L’affaiblissement linéique vaut γ_R = k · R^α en dB/km. Vers 20 GHz, α est proche de 1, si bien que doubler l’intensité double à peu près la perte. À 20 GHz en polarisation horizontale, 42 mm/h donnent 4,76 dB/km et 84 mm/h 9,90 dB/km. Plus haut, α diminue (0,77 à 60 GHz, 0,68 à 100 GHz) et une pluie plus forte pèse moins que proportionnellement.

4. 04

   Multiplier par la longueur du trajet

   Sur 5 km de pluie uniforme à 42 mm/h et 20 GHz, A = 4,76 · 5 = 23,8 dB. Une forte pluie couvre rarement un long bond sur toute sa longueur, et sur les longs trajets cette valeur surestime l’évanouissement. C’est pourquoi l’UIT-R P.530 (terrestre) et la P.618 (Terre-espace) ramènent le trajet à une longueur effective. Ce calculateur ne le fait pas.

Formules

Exemple de calcul

FAQ

Pourquoi la pluie ne compte-t-elle qu’au-delà de 10 GHz environ ?

Parce que les gouttes deviennent grandes par rapport à la longueur d’onde. Une goutte mesure jusqu’à 5 mm environ, et la longueur d’onde vaut 3 cm à 10 GHz et 1 cm à 30 GHz. En dessous de quelques GHz, les gouttes sont minuscules en comparaison et gênent à peine l’onde. À 50 mm/h en polarisation horizontale, l’affaiblissement linéique vaut 0,17 dB/km à 5 GHz, 1,66 dB/km à 10 GHz, 9,8 dB/km à 30 GHz et 19,7 dB/km à 100 GHz.

Pourquoi la polarisation horizontale perd-elle plus que la verticale ?

En tombant, les gouttes s’aplatissent et deviennent plus larges que hautes. Une onde polarisée horizontalement rencontre donc plus d’eau. À 50 mm/h et 20 GHz, l’horizontale perd 5,72 dB/km et la verticale 4,53 dB/km. L’écart se resserre plus haut, à 19,7 contre 19,3 dB/km à 100 GHz. C’est pourquoi les faisceaux hertziens des climats pluvieux fonctionnent souvent en verticale. La polarisation circulaire se situe entre les deux, à la moyenne des deux coefficients.

Est-ce l’évanouissement total dû à la pluie sur ma liaison ?

Non. C’est la perte pour une intensité de pluie uniforme sur tout le trajet, exactement ce que définit la P.838. Les vraies averses sont irrégulières, et sur un long bond la pluie la plus forte couvre rarement chaque kilomètre. L’UIT-R P.530 (terrestre) et la P.618 (Terre-espace) transforment une intensité de pluie en évanouissement pour un pourcentage de temps donné, en appliquant une longueur de trajet effective. Ce calculateur s’arrête avant cette étape. Les gaz, les nuages et un radôme mouillé ajoutent leurs propres pertes.

Quelle intensité de pluie saisir ?

Pour le dimensionnement, l’intensité dépassée pendant 0,01 % d’une année moyenne, R0,01, soit environ 53 minutes par an. Les valeurs prédéfinies donnent R0,01 pour les 15 zones de pluie de l’UIT-R P.837-1 de 1994, de 8 mm/h en zone A à 145 mm/h en zone P. Une grande partie de l’Europe tempérée se trouve dans les zones E à K, les tropiques humides dans les zones N et P. La P.837-1 est remplacée. La P.837-8 actuelle donne R0,01 à partir de cartes mondiales numériques. Utilisez-la, ou des statistiques pluviométriques locales, quand la valeur exacte compte.

Pourquoi l’élévation ne change-t-elle rien en polarisation circulaire ?

Parce que l’élévation n’intervient qu’au travers de cos²θ · cos 2τ, et que cos 2τ = 0 pour τ = 45°. Les coefficients H et V sont alors moyennés à poids égal, quel que soit l’angle. En polarisation linéaire, l’élévation compte bel et bien. Plus le trajet se redresse, plus H et V se mélangent, jusqu’à ce qu’à θ = 90° toutes les polarisations donnent la même valeur.

Guides associés

• LOS vs RF (FSPL & ITM) — quand quelques dB de niveau décident de la liaison et quand la géométrie suffit
• Planifier la couverture radio (RF / ITM) — la place de la marge d’évanouissement dans une prévision de couverture complète

Sources & lectures complémentaires

• ITU-R Recommendation P.838-3 — Specific attenuation model for rain for use in prediction methods ↗ — édition 03/2005, en vigueur : équations (1) à (5), tableaux de coefficients 1 à 4 et valeurs de contrôle du tableau 5
• ITU-R Recommendation P.837 — Characteristics of precipitation for propagation modelling ↗ — les valeurs prédéfinies viennent du tableau 1 de la P.837-1 (08/1994), remplacée. La P.837-8 actuelle utilise des cartes numériques
• ITU-R Study Group 3 — Validation examples for Earth-space propagation prediction methods (Rev 8.3.0) ↗ — tableur, feuille « P.838-3 Sp.Att » : ce calculateur reproduit les 16 cas de test à 12 chiffres significatifs
• ITU-R Recommendation P.530 — Propagation data and prediction methods required for the design of terrestrial line-of-sight systems ↗ — transforme l’affaiblissement linéique en évanouissement dû à la pluie pour les liaisons terrestres, avec une longueur de trajet effective
• ITU-R Recommendation P.618 — Propagation data and prediction methods required for the design of Earth-space telecommunication systems ↗ — la même étape pour les trajets satellite

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