Windows Mobile嵌入式手機(jī)天線參數(shù)計(jì)算器的設(shè)計(jì)

陳建林，周 灝，張姍姍

（蘇州廣播電視總臺(tái) 技術(shù)中心，江蘇 蘇州 215006）

0 引言

隨著廣電事業(yè)的發(fā)展，蘇州臺(tái)需要接收的衛(wèi)星電視節(jié)目信號(hào)源日益增多，衛(wèi)星連線直播日益頻繁，因此需要經(jīng)常調(diào)節(jié)天線接收衛(wèi)星信號(hào)。尤其在戶外環(huán)境惡劣的條件下，上網(wǎng)查詢天線調(diào)節(jié)參數(shù)往往不方便，而且把數(shù)據(jù)記錄在紙上在高空作業(yè)時(shí)也不易存放，為了能在戶外快速準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)天線接收衛(wèi)星廣播電視節(jié)目，筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)能在Windows Mobile操作系統(tǒng)的手機(jī)上根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度計(jì)算接收天線方位角、俯仰角和極化角的軟件，計(jì)算結(jié)果能夠?yàn)檎{(diào)節(jié)天線提供直接的參數(shù)依據(jù)，為實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星廣播電視節(jié)目的有效傳輸覆蓋提供了一個(gè)簡(jiǎn)捷的工具。

1 Windows Mobile系統(tǒng)簡(jiǎn)介

Windows CE是微軟公司研發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng)，微軟并未定義CE縮寫由來(lái)，一般解釋有Customer Embedded，Compact Edition，Consumer Electronics等。Windows CE支持5種CPU：x86，PowerPC，ARM，MIPS，SH3/4。

Windows Mobile原形為Windows CE，是適用于手機(jī)及其他掌上設(shè)備的操作系統(tǒng)，包括用于掌上PC的Windows Mobile for Pocket PC，用于手機(jī)的Smartphone和Windows Mobile for Smartphone，Pocket PC Phone和Windows Mobile for Pocket PC Phone，以及用于移動(dòng)媒體的Portable Media Center。作為Windows CE的一個(gè)分支，主要使用在PDA、智能手機(jī)的Windows Mobile系統(tǒng)不同于使用在計(jì)算機(jī)和服務(wù)器的Windows XP，Windows 2000，Windows 98以及Windows Vista等系統(tǒng)，圖1描述了Windows Embedded，Windows Mobile與Windows CE之間的關(guān)系。

2 搭建Windows Mobile嵌入式開發(fā)平臺(tái)

首先，需要安裝Visual Studio 2005，.NET Compact Framework，Windows Mobile 5 Pocket PC SDK和Windows Mobile 6 Professional SDK等軟件，以及實(shí)現(xiàn)中文模擬環(huán)境的Windows Mobile 6 Professional Image（CHS）軟件。

在啟動(dòng)Visual Studio 2005的Visual C++后，選擇MFC智能設(shè)備應(yīng)用程序，可以創(chuàng)建基于MFC（Microsoft Foundation Classes）的應(yīng)用程序。其中，MFC的使用有共享和靜態(tài)兩種方式，共享使用編譯出來(lái)的應(yīng)用程序占用空間較小，但它的運(yùn)行需要Windows CE系統(tǒng)的MFC支持文件。靜態(tài)使用編譯出來(lái)的應(yīng)用程序占用空間較大，但是運(yùn)行不需要Windows CE系統(tǒng)的MFC支持文件，所以選擇在靜態(tài)庫(kù)中使用MFC。在解決方案平臺(tái)中選擇Windows Mobile 6 Professional SDK（ARMV4I），目標(biāo)設(shè)備選擇CHS Windows Mobile 6 Classic Emulator。

3 程序設(shè)計(jì)以及仿真結(jié)果

3.1 程序設(shè)計(jì)

在調(diào)節(jié)拋物面天線接收衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，關(guān)鍵在于調(diào)節(jié)3個(gè)參數(shù)，即天線的俯仰角、方位角和極化角。

根據(jù)文獻(xiàn)[1]，位置矢量就是從接收點(diǎn)指向同步衛(wèi)星的矢量。

天線俯仰角是位置矢量與地平面的夾角，如圖2所示。

對(duì)于偏饋天線，由于其高頻頭不在天線的中心軸線上，高頻頭與天線的中心軸線之間存在一個(gè)偏饋角，所以此時(shí)的偏饋天線俯仰角等于正饋天線的俯仰角加上偏饋角。

天線方位角是位置矢量在地平面的投影與接收點(diǎn)正南方向的夾角，如圖3所示。

天線極化角是順著電磁波傳輸方向，接收點(diǎn)地平面與水平極化波電場(chǎng)平面之間的夾角。在接收天線的口面上，極化角就是水平極化波電場(chǎng)矢量與水平方向之間的夾角，或者垂直極化電場(chǎng)矢量與垂直方向之間的夾角，如圖4所示。

根據(jù)文獻(xiàn)[2]，得到衛(wèi)星接收天線仰角、方位角和極化角如下：

仰角為

方位角為

極化角為

式中：θ為地面站的緯度值；φ1為地面站的經(jīng)度；φSAT為衛(wèi)星在地球上的投影所對(duì)應(yīng)的經(jīng)度。

在Visual Studio中，控件放置如圖5所示。

在Windows Mobile的仿真器上，控件顯示如圖6所示。

核心程序代碼分析如下：

其中，DDX_TEXT（）的作用是把字符串變量和字符文本關(guān)聯(lián)起來(lái)，DoDataExchange（pDX）就是處理所有變量與其關(guān)聯(lián)控件交換數(shù)據(jù)的函數(shù)。

在進(jìn)行三角函數(shù)運(yùn)算時(shí)，角度制應(yīng)該轉(zhuǎn)化為弧度制。其中的UpdateData（）函數(shù)是MFC的窗口函數(shù)，是用來(lái)刷新數(shù)據(jù)的。UpdateData（true）的作用是刷新控件的值到對(duì)應(yīng)的變量，UpdateData（false）的作用是拷貝變量的值到控件去顯示。

對(duì)于地方固定不變的地面站，可以添加一個(gè)控件，用于固定輸入該地面接收站的經(jīng)度和緯度，例如，控件“SBS經(jīng)緯參數(shù)”表示蘇州廣電總臺(tái)的經(jīng)度是120.634 195 8°，緯度是31.293 514 18°，添加程序如下：

3.2 仿真結(jié)果

以蘇州廣電總臺(tái)接收東經(jīng)122.2°的亞洲四號(hào)衛(wèi)星為例，先按經(jīng)緯參數(shù)按鍵，也可根據(jù)手機(jī)自帶的GPS定位軟件，獲取蘇州廣電總臺(tái)的經(jīng)度和緯度，再按計(jì)算鍵，得到天線方位角為-3.012 482 17°，天線俯仰角為53.510 159 261°，天線極化角為2.573 898 911 6°，如圖7所示。經(jīng)過(guò)檢測(cè)，該仿真結(jié)果與實(shí)際測(cè)量較為吻合。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)該方法可以快速準(zhǔn)確地在戶外調(diào)節(jié)天線接收衛(wèi)星節(jié)目，尤其是為衛(wèi)星直播連線信號(hào)通路的快速建立節(jié)省了大量的時(shí)間。本文對(duì)廣大地方電視臺(tái)自行快速調(diào)節(jié)拋物面天線接收衛(wèi)星節(jié)目提供了一種可行的方法。

[1]車晴，張文杰，王京玲.數(shù)字衛(wèi)星廣播與微波技術(shù)[M].北京：中國(guó)廣播電視出版社，2003.

[2]鄧四化.衛(wèi)星接收天線仰角和方位角計(jì)算公式的推導(dǎo)[J].中國(guó)有線電視，1998（8）：45-46.