Elevation

Die Elevation ist der Winkel zwischen dem Horizont und der Richtung zu einem Ziel: 0° am Horizont, 90° senkrecht über dem Kopf. Sie ist die zweite Hälfte jeder Richtungsangabe - die erste ist das Azimut. Der Winkel begegnet einem allerdings in zwei verschiedenen Rollen, und genau daran scheitern die meisten Missverständnisse.

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Was ist die Elevation?

Kurz gesagt: Die Elevation ist der senkrechte Winkel zwischen der Horizontebene und der Blickrichtung zu einem Ziel. 0° liegt am Horizont, 45° schräg nach oben, 90° im Zenit direkt über dem Beobachter. Zusammen mit dem Azimut beschreibt sie eine Richtung vollständig.

Im Deutschen heißt derselbe Winkel auch Höhenwinkel oder Elevationswinkel, in der Astronomie Höhe. Verwandt ist die Zenitdistanz: Sie zählt vom Zenit statt vom Horizont, es gilt also immer

$z = 90° - \varepsilon$

Astronomen greifen gern zur Zenitdistanz, weil sie ohne Vorzeichen auskommt.

Wann die Elevation negativ wird

Negative Werte sind kein Rechenfehler, sondern Alltag. Drei Fälle, die man auseinanderhalten sollte:

• Das Ziel ist noch nicht aufgegangen. Ein Satellit vor dem Aufgang hat eine negative Elevation - die Trackingsoftware rechnet sie ganz normal aus, man kann ihn nur nicht hören.
• Man steht erhöht. Von einer Bergstation aus liegt eine Talstation unterhalb der eigenen Horizontebene, der Höhenwinkel zu ihr ist negativ.
• Das Koordinatensystem beschreibt beide Halbräume. Formal reicht die Elevation von -90° bis +90°, unabhängig davon, ob dort etwas zu empfangen ist.

Welcher Horizont ist gemeint?

Bei 0° Elevation liegt das Ziel am Horizont - nur: an welchem? Der Begriff ist mehrdeutig, und die Unterschiede sind für Funkamateure durchaus relevant.

Warum der Funkhorizont weiter reicht

Die Troposphäre wird nach oben hin dünner, ihr Brechungsindex nimmt mit der Höhe ab. Dadurch werden Funkwellen leicht zur Erde hin gekrümmt und laufen weiter, als es die reine Geometrie erlaubt. Die Funktechnik rechnet das nicht als Krümmung des Strahls, sondern rechnet die Erde größer: mit dem effektiven Erdradiusfaktor k = 4/3, der aus dem Standard-Brechungsindexprofil der ITU-R stammt.

Für die Sichtweite einer Antenne der Höhe $h$ in Metern ergibt das in Kilometern:

Zwischen diesen beiden Näherungen liegt konstant der Faktor $\sqrt{4/3} \approx 1{,}155$, also rund 15 Prozent - genau der Wert, der auch im Fragenkatalog steht.

Elevation im Satellitenbetrieb

Bei einem Satelliten im niedrigen Orbit läuft jeder Überflug nach demselben Muster ab:

Warum hohe Überflüge stärkere Signale bringen

Je flacher der Satellit steht, desto länger ist der Weg zu ihm. Für einen Orbit in 500 km Höhe, gerechnet mit Kugelerde und konstanter Bahnhöhe:

Die Tabelle ist ein vereinfachtes Modell: Erdabplattung, elliptische Bahnen und die Höhe des Standorts verschieben die Werte, für die Größenordnung reicht sie aber. Am Horizont ist der Funkweg gut fünfmal so lang wie im Zenit. Dazu kommen Abschattung durch Gelände und Bebauung, mehr Störungen aus der Umgebung und stärkere Mehrwegeausbreitung. Ein Überflug mit hoher Kulmination ist deshalb meist der angenehmere. Länger dauert er in der Regel auch, zwingend ist das aber nicht - Bahnhöhe, Geometrie und die gewählte Mindestelevation reden mit.

Gibt es eine Mindestelevation?

Trackingsoftware lässt sich auf eine Mindestelevation einstellen, unterhalb derer Überflüge gar nicht erst angezeigt werden. Verbreitete Werte sind 5° oder 10°, das Portal N2YO filtert seine Vorhersagen standardmäßig auf Überflüge über 10°.

Eine allgemeingültige Grenze gibt es aber nicht. Sie hängt vom Standort ab: Wer freien Blick über ein Tal hat, arbeitet Überflüge, die in einer Häuserschlucht aussichtslos wären. Und sie hängt von der Ausrüstung ab - für ein QSO mit Handfunkgerät und Handantenne empfehlen erfahrene Betreiber eher Überflüge ab 45°, während zum Mithören auch 10° reichen. Wer solche Zahlen als feste Regel liest, hat sie missverstanden.

Geostationär: einmal ausrichten, fertig

Bei einem geostationären Satelliten steht die Antenne still. Die Elevation folgt aus der eigenen geografischen Breite und der Längendifferenz zur Position des Satelliten:

$\tan\varepsilon = \dfrac{\cos\delta - \frac{r_E}{r_S}}{\sin\delta} \qquad \text{mit} \qquad \cos\delta = \cos\varphi \cdot \cos\Delta\lambda$

Dabei ist $\varphi$ die geografische Breite, $\Delta\lambda$ die Längendifferenz zum Satelliten, $r_E \approx 6378$ km der Erdradius und $r_S \approx 42164$ km der Bahnradius. Das Verhältnis $r_E/r_S$ beträgt rund 0,151. Die geostationäre Bahn liegt damit etwa 35786 km über dem Äquator.

QO-100 über Mitteleuropa

Die Amateurfunk-Nutzlast QO-100 sitzt auf Es'hail-2 bei 25,9° Ost. Mit der Formel oben ergibt sich:

Bemerkenswert an der Tabelle: Von Hamburg nach München ändert sich die Elevation um rund 6°, der Azimut aber kaum. Wer also aus einer Anleitung "Elevation 30 Grad" übernimmt, ohne den eigenen Standort einzusetzen, liegt schnell mehrere Grad daneben. Bei einer 60-cm-Schüssel für 10 GHz mit rund 3,5° Öffnungswinkel ist das bereits der Unterschied zwischen Empfang und Rauschen.

Die Offset-Schüssel täuscht

Hier steckt der teuerste Anfängerfehler des ganzen Themas. Bei einer Prime-Focus-Schüssel sitzt der Erreger mittig vor dem Spiegel, und die Neigung des Spiegels entspricht direkt der Elevation. Bei einer Offset-Schüssel - also praktisch jeder Sat-Schüssel am Balkon - sitzt der Erreger unten außerhalb der Achse. Dadurch blickt der Spiegel deutlich höher, als er aussieht.

Die Rechenregel ist einfach:

Kippwinkel des Spiegels = gewünschte Elevation − Offsetwinkel

Gängige Haushaltsschüsseln haben Offsetwinkel um 22°, 27° oder 30°; die Bandbreite reicht von etwa 11° bis 30°. Steht der Wert nicht im Datenblatt, lässt er sich ausmessen: Man nimmt den großen Durchmesser $A$ (oben nach unten) und den kleinen Durchmesser $B$ (seitlich), dann gilt

$\cos(\text{Offsetwinkel}) = \dfrac{B}{A}$

Bei 1,30 m zu 1,20 m ergibt das rund 22,6°. Das ist allerdings eine Näherung für die ideale Projektion einer kreisrunden Apertur. Ein realer Offsetreflektor ist ein Ausschnitt aus einem größeren Paraboloid; Randzuschnitt, Reflektorform und Messrichtung verfälschen das Ergebnis. Wo es genau werden muss, gehen Herstellerangaben oder eine Messung an der elektrischen Achse vor.

Womit man den Winkel einstellt

Skala an der Halterung, Neigungsmesser, digitale Wasserwaage oder die Sensor-App im Telefon - alles gebräuchlich. Zwei Dinge sind dabei wichtiger als das Messmittel:

• Der Mast muss lotrecht stehen. Ein schiefer Mast verdreht Azimut und Elevation gleichzeitig, und zwar richtungsabhängig. Diesen Fehler holt keine Skala wieder herein.
• Am Ende zählt das Signal. Der berechnete Winkel bringt die Antenne in die Nähe. Fein ausgerichtet wird auf maximalen Empfangspegel, nicht nach Gradzahl.

Die zweite Rolle: der Abstrahlwinkel

Bis hierher ging es um die Richtung zu einem Ziel. Derselbe Winkel beschreibt aber auch eine Eigenschaft der Antenne selbst: Das Elevationsdiagramm ist der senkrechte Schnitt durch ihr Strahlungsdiagramm und zeigt, unter welchen Winkeln sie ihre Leistung abgibt. Der Winkel der stärksten Keule heißt Abstrahlwinkel.

Der Unterschied in einem Satz: Die eine Angabe sagt, wo das Ziel ist; die andere, wohin die Antenne strahlt. Bei einer azimutal rundstrahlenden Antenne gilt eine Hauptkeule bei 14° in jede Himmelsrichtung. Eine Yagi hat dagegen auch waagerecht eine Vorzugsrichtung: Ihre Keule bei 14° liegt in der Richtung, in die der Boom zeigt.

Die Aufbauhöhe bestimmt den Winkel

Über leitendem Grund überlagern sich der direkte Strahl und der am Boden reflektierte. Daraus entstehen Keulen und Nullstellen, und ihre Lage hängt vor allem an einer Größe: der Höhe über Grund, gemessen in Wellenlängen. Antennentyp, Elementanordnung, Gelände und Bodenbeschaffenheit wirken zusätzlich mit. Für eine vereinfachte waagerechte Quelle über ebenem, ideal leitendem Boden gilt für die unterste Keule

$\varepsilon = \arcsin\left(\dfrac{0{,}25}{h}\right)$

mit $h$ als Antennenhöhe in Wellenlängen. Die folgende Tabelle stellt diese Formel den Ergebnissen einer NEC-Modellierung über realem, gutem Boden gegenüber:

Beide Wege liegen auf wenige Grad zusammen - für die Praxis ist die einfache Formel also gut genug. Es bleiben aber Modellwerte: Jede Umgebung, jede Dachkante und jeder Hang verschiebt sie.

Was der Boden ausmacht - und was nicht

"Wer am Meer wohnt, hat den besseren Boden" - das stimmt, aber nur für die Hälfte aller Antennen. Die Modellrechnungen von DL3AO zeigen einen deutlichen Unterschied:

Flach für DX, steil für die Nachbarschaft

Warum das alles zählt, zeigt der Blick auf die Ausbreitung. Bei fester Reflexionshöhe gilt eine einfache Regel: Je flacher der Abstrahlwinkel, desto weiter der Sprung. Für eine Kugelerde gerechnet:

Jeder Sprung weniger bedeutet eine Bodenreflexion und einen Durchgang durch die D-Schicht weniger - und damit weniger Dämpfung. Deshalb suchen DX-Stationen flache Abstrahlwinkel.

Als Faustregel bleibt: Für Strecken über mehrere tausend Kilometer sind flache Winkel unter 15° meist die günstigen. Eine feste Obergrenze, oberhalb derer "nichts mehr zurückkommt", gibt es dagegen nicht - ob eine Welle umkehrt, entscheidet vor allem die Frequenz im Verhältnis zur Grenzfrequenz der Schicht. Genau davon lebt der nächste Abschnitt.

NVIS: der Gegenfall

Manchmal will man genau das Gegenteil. Bei NVIS strahlt die Antenne nahezu senkrecht nach oben, die Welle kommt fast im Lot zurück und versorgt einen Kreis von einigen hundert Kilometern um den Standort - ohne die tote Zone, die bei flacher Abstrahlung zwischen Bodenwelle und erstem Sprung klafft.

• Höhe: bewusst niedrig, etwa 0,05 bis 0,25 Wellenlängen über Grund.
• Bänder: praktisch 160 m, 80 m und 40 m. Nach oben begrenzt die senkrechte Grenzfrequenz der Ionosphäre den Betrieb - liegt sie unter der Bandfrequenz, geht das Signal verloren, was 40 m zeitweise ausfallen lässt. Nach unten begrenzt die Absorption in der D-Schicht, die 160 m tagsüber stark dämpft.
• Reichweite: bis in die Größenordnung von 650 km.

Ein tief hängender Dipol, der für DX als unbrauchbar gilt, ist damit für Notfunk und regionale Runden genau richtig. Dieselbe Antenne, derselbe Abstrahlwinkel - nur ein anderes Ziel.

Acht verbreitete Irrtümer

Quellen:Wikipedia: Horizontsystem · Wikipedia: Zenitdistanz · Wikipedia: Radio horizon (Funkhorizont, Faktor k = 4/3) · ITU-R P.834-8: Effects of tropospheric refraction on radiowave propagation · Wikipedia: Astronomische Refraktion · Wikipedia: Geostationärer Satellit (Elevationsformel und Sichtbarkeitsgrenze) · ÖVSV-Wiki: QO-100 · BATC und AMSAT-UK: QO-100 Dish Pointing Calculator · Satsig: Setting the elevation angle of an offset dish · Satsig: Finding the dish offset angle · Wikipedia: Keyhole problem · ARRL: Antenna Height and Communications Effectiveness (Formel für die unterste Keule) · AA3RL: Dipole Height (EZNEC-Modellwerte über realem Grund) · DL3AO: Der verflixte flache Abstrahlwinkel (Bodeneinfluss, Brewster-Winkel, Sprungweiten) · Wikipedia: Near vertical incidence skywave · ITU-R P.533: Method for the prediction of the performance of HF circuits · N2YO: Vorhersage von Amateurfunksatelliten-Überflügen · Ham Radio School: Amateur Satellite Contacts. Die Werte für Schrägentfernung, Funkhorizont, Abstrahlwinkel und QO-100 sind mit den angegebenen Formeln gerechnet und lassen sich nachvollziehen; die QO-100-Werte gelten für Stadtmittelpunkte. Angaben zu Abstrahlwinkeln und Bodeneinfluss sind Modellwerte und hängen von Aufbau, Gelände und Umgebung ab. Prüfungsfragen und Antworten stammen wörtlich aus dem Fragenkatalog der Bundesnetzagentur, abgerufen am 6. August 2026.