Windows Mobile嵌入式手机天线参数计算器的设计

陈建林，周 灏，张姗姗

（苏州广播电视总台 技术中心，江苏 苏州 215006）

0 引言

随着广电事业的发展，苏州台需要接收的卫星电视节目信号源日益增多，卫星连线直播日益频繁，因此需要经常调节天线接收卫星信号。尤其在户外环境恶劣的条件下，上网查询天线调节参数往往不方便，而且把数据记录在纸上在高空作业时也不易存放，为了能在户外快速准确地调节天线接收卫星广播电视节目，笔者设计了一个能在Windows Mobile操作系统的手机上根据当地经纬度计算接收天线方位角、俯仰角和极化角的软件，计算结果能够为调节天线提供直接的参数依据，为实现卫星广播电视节目的有效传输覆盖提供了一个简捷的工具。

1 Windows Mobile系统简介

Windows CE是微软公司研发的嵌入式操作系统，微软并未定义CE缩写由来，一般解释有Customer Embedded，Compact Edition，Consumer Electronics等。Windows CE支持5种CPU：x86，PowerPC，ARM，MIPS，SH3/4。

Windows Mobile原形为Windows CE，是适用于手机及其他掌上设备的操作系统，包括用于掌上PC的Windows Mobile for Pocket PC，用于手机的Smartphone和Windows Mobile for Smartphone，Pocket PC Phone和Windows Mobile for Pocket PC Phone，以及用于移动媒体的Portable Media Center。作为Windows CE的一个分支，主要使用在PDA、智能手机的Windows Mobile系统不同于使用在计算机和服务器的Windows XP，Windows 2000，Windows 98以及Windows Vista等系统，图1描述了Windows Embedded，Windows Mobile与Windows CE之间的关系。

2 搭建Windows Mobile嵌入式开发平台

首先，需要安装Visual Studio 2005，.NET Compact Framework，Windows Mobile 5 Pocket PC SDK和Windows Mobile 6 Professional SDK等软件，以及实现中文模拟环境的Windows Mobile 6 Professional Image（CHS）软件。

在启动Visual Studio 2005的Visual C++后，选择MFC智能设备应用程序，可以创建基于MFC（Microsoft Foundation Classes）的应用程序。其中，MFC的使用有共享和静态两种方式，共享使用编译出来的应用程序占用空间较小，但它的运行需要Windows CE系统的MFC支持文件。静态使用编译出来的应用程序占用空间较大，但是运行不需要Windows CE系统的MFC支持文件，所以选择在静态库中使用MFC。在解决方案平台中选择Windows Mobile 6 Professional SDK（ARMV4I），目标设备选择CHS Windows Mobile 6 Classic Emulator。

3 程序设计以及仿真结果

3.1 程序设计

在调节抛物面天线接收卫星信号时，关键在于调节3个参数，即天线的俯仰角、方位角和极化角。

根据文献[1]，位置矢量就是从接收点指向同步卫星的矢量。

天线俯仰角是位置矢量与地平面的夹角，如图2所示。

对于偏馈天线，由于其高频头不在天线的中心轴线上，高频头与天线的中心轴线之间存在一个偏馈角，所以此时的偏馈天线俯仰角等于正馈天线的俯仰角加上偏馈角。

天线方位角是位置矢量在地平面的投影与接收点正南方向的夹角，如图3所示。

天线极化角是顺着电磁波传输方向，接收点地平面与水平极化波电场平面之间的夹角。在接收天线的口面上，极化角就是水平极化波电场矢量与水平方向之间的夹角，或者垂直极化电场矢量与垂直方向之间的夹角，如图4所示。

根据文献[2]，得到卫星接收天线仰角、方位角和极化角如下：

仰角为

方位角为

极化角为

式中：θ为地面站的纬度值；φ1为地面站的经度；φSAT为卫星在地球上的投影所对应的经度。

在Visual Studio中，控件放置如图5所示。

在Windows Mobile的仿真器上，控件显示如图6所示。

核心程序代码分析如下：

其中，DDX_TEXT（）的作用是把字符串变量和字符文本关联起来，DoDataExchange（pDX）就是处理所有变量与其关联控件交换数据的函数。

在进行三角函数运算时，角度制应该转化为弧度制。其中的UpdateData（）函数是MFC的窗口函数，是用来刷新数据的。UpdateData（true）的作用是刷新控件的值到对应的变量，UpdateData（false）的作用是拷贝变量的值到控件去显示。

对于地方固定不变的地面站，可以添加一个控件，用于固定输入该地面接收站的经度和纬度，例如，控件“SBS经纬参数”表示苏州广电总台的经度是120.634 195 8°，纬度是31.293 514 18°，添加程序如下：

3.2 仿真结果

以苏州广电总台接收东经122.2°的亚洲四号卫星为例，先按经纬参数按键，也可根据手机自带的GPS定位软件，获取苏州广电总台的经度和纬度，再按计算键，得到天线方位角为-3.012 482 17°，天线俯仰角为53.510 159 261°，天线极化角为2.573 898 911 6°，如图7所示。经过检测，该仿真结果与实际测量较为吻合。

4 结束语

通过该方法可以快速准确地在户外调节天线接收卫星节目，尤其是为卫星直播连线信号通路的快速建立节省了大量的时间。本文对广大地方电视台自行快速调节抛物面天线接收卫星节目提供了一种可行的方法。

[1]车晴，张文杰，王京玲.数字卫星广播与微波技术[M].北京：中国广播电视出版社，2003.

[2]邓四化.卫星接收天线仰角和方位角计算公式的推导[J].中国有线电视，1998（8）：45-46.