1976

Soundings taken at Kenora `heard' around the world

by Mike Power, Kenora District Manager

A recently constructed ionospheric station near Kenora, Ont., is one of five in Canada operated by the Department of Communications providing radio communications engineers and scientists around the world with valuable data on the ever-changing state of the ionosphere.

The ionosphere is the outer part of the atmosphere surrounding the earth where charged particles - ions and electrons - affect the transmission of radio signals. It consists of three major layers extending from about 100 kilometres to 500 kilometres above the earth.

Because of the ionosphere's reflective characteristics, some of the radio waves reaching these layers are bounced back to earth. If and where the waves return to earth depends upon the frequency and angle of reflection and other conditions such as the ionosphere's height and density.

Accurate soundings can be used to determine which frequencies and what times are best suited for communicating - a boon to those who depend on radio communications for long distance contact.

Situated in a deep gorge on the outskirts of Kenora, the station is pro­tected from radio interference caused by man-made noises. Its location also reduces the possibility of its causing interference to broadcast reception and other communication services in the area.

Data on the ionosphere is collected at the Kenora station by means of a new vertical incidence sounder, manufactured in Sweden. It replaces a CRC-built one of many years service. The sounder transmits signals vertically toward the ionosphere and the radio waves reflected back to earth are recorded.

The sounder consists of five dipole antennas, the longest of which is about 610 metres long and which covers the frequency range from 250 kilohertz to 2.250 megahertz. Above 2.250 mega­hertz, the equipment automatically switches to a log periodic antenna, a high frequency directional antenna designed to cover frequencies up to 20 megahertz.

Ionospheric soundings are taken six times each hour. Soundings are also taken to coincide with soundings made by ionospheric research satellites such as Isis I and Isis II.

The information is recorded on film and forwarded to the department's Clyde Avenue Laboratory in Ottawa where it is processed and fed into a computer. The resulting statistical data can be used to assess radio communications conditions and to help predict what frequencies to use for radio transmission at any given time or season. This is needed as the ionosphere varies from day to night and with the seasons and can be altered by distur­bances such as magnetic storms caused by sunspots.

The data is sent to a number of radio communications services and scientific organizations as well as to the World Data Centre in Boulder, Colorado. From there it is distributed to communications agencies, radio physicists, geophysi­cists and other researchers around the world to construct models of the ionos­phere. Eventually the statistical data is incorporated into computer programs used for radio circuit assessment and frequency assignment and is used in designing communication systems.

The other ionospheric research stations operated by the Department of Communications are at Resolute Bay, N.W.T.; Churchill, Man.; Ashton, near Ottawa, Ont., and St. John's, NfId.

Mike Power

Kenora District Manager

1976

L'ionosphère via Kenora

par Mike Power chef du district de Kenora

La nouvelle station ionosphérique de Kenora, en Ontario, s'ajoute au réseau de quatre stations qu'utilise le ministère des Communications pour fournir aux chercheurs et aux ingénieurs en télé­communications du monde entier des renseignements utiles sur les propriétés toujours changeantes de l'ionosphère.

L'ionosphère est la couche supérieure de l'atmosphère qui en­veloppe la Terre. Elle est chargée de particules électriques, ions et électrons, qui exercent une influence sur les radiocommunications. Elle se compose de trois couches principales qui se situent à des hauteurs qui vont de 100 à 500 kilomètres au-dessus de la Terre.

Elle possède la propriété de réfléchir vers la Terre une partie des ondes radioélectriques qui la traversent. Le retour des signaux à la Terre est fonc­tion de leur fréquence et de leur angle de réflexion de même que d'autres facteurs comme la hauteur et la densité de la couche ionosphérique.

Des sondages peuvent déterminer les fréquences et les moments les plus favorables à la transmission des si­gnaux, ce qui s'avère particulièrement utile dans les régions éloignées où les radiocommunications jouent un rôle essentiel.

Tapie au fond d'une gorge profonde des environs de Kenora, la nouvelle station est à l'abri du brouillage radioélectrique provenant d'installations au sol. Son emplacement lui évite également de perturber les émissions de radiodiffusion et les communications radio de la région.

Pour la collecte des données sur l'ionosphère, on se sert, à Kenora, d'un nouveau matériel de sondage iono­sphérique de fabrication suédoise. Ce matériel remplace celui mis au point par le CRC, qui a servi des années durant. L'émetteur-récepteur transmet ver­ticalement ses signaux vers l'iono­sphère et capte les ondes hertziennes qui y sont réfléchies.

Le dispositif de sondage se compose de cinq antennes dipôles dont la plus longue mesure 610 mètres. Il émet et reçoit les signaux compris entre 250 et 2 250 kilohertz (kHz). Au-delà de 2 250 kHz, une antenne à périodicité logarith­mique prend la relève automatique­ment. C'est une antenne directionnelle conçue pour des fréquences allant jus­qu'à 20 MHz.

Des sondages ionosphériques ont lieu six fois par heure. D'autres sont effectués pour coïncider avec ceux des satellites de recherche ionosphérique comme Isis I et Isis Il.

Les résultats sont transmis sur film au laboratoire du Ministère, avenue Clyde, à Ottawa, pour leur traitement par ordinateur. Les données statistiques ainsi recueillies sont utiles pour l'évalua­tion des conditions ionosphériques qui influent sur les radiocommunications, et pour la sélection, selon l'heure et la saison, des fréquences les plus favora­bles aux radiocommunications. Les conditions ionosphériques varient le jour, la nuit et selon les saisons. Elles peuvent être perturbées par des orages magnétiques et par d'autres phénomènes reliés à l'activité solaire.

Les données statistiques sur l'iono­sphère sont expédiées à de nombreux services de radiocommunication et organismes scientifiques ainsi qu'au World Data Centre de Boulder, au Colorado. Ce dernier en assure à son tour la diffusion aux agences de télécommunication et à divers savants et chercheurs du monde entier pour l'élaboration de modèles de l'iono­sphère. Ces données statistiques sont finalement intégrées à des programmes informatiques destinés à l'étude des voies de radiocommunication et à l'as­signation des fréquences. On les utilse également pour la conception des sys­tèmes de télécommunication.

Les autres stations de sondage ionosphérique du ministère des Com­munications sont situées à Resolute Bay dans les Territoires du Nord-Ouest, à Churchill au Maniotba, à Ashton près d'Ottawa et à Saint-Jean, Terre-Neuve.

Mike Power chef du district de Kenora