电磁触控接收装置和方法
【专利摘要】本发明涉及电磁触控领域，公开了一种电磁触控接收装置和方法。本发明中，将环状天线耦合接收电磁笔发出的电磁信号，得到模拟接收信号；经滤波后，转换成数字信号，对数字信号的频率和能量进行估计，使得电磁触控接收装置可以采用先进的数字信号处理方法，精确地计算与触控信号相关的能量和频率信息，提高电磁触控接收装置的抗干扰和接收性能。
【专利说明】电磁触控接收装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电磁触控领域，特别涉及电磁触控接收装置和方法。
【背景技术】
[0002]触控技术在很多产品中作为输入控制使用。随着智能手机，平板电脑的普及，触控技术的应用更加广泛，这些设备因为便携性，设备尺寸的限制等等通常不会有外置的键盘鼠标等输入设备，触控输入作为一种自然方便的输入方法具有强大的吸引力。触控输入技术也有多种分类，其中触控笔输入是一个重要的应用。利用触控笔，用户可以在设备上直接进行手写输入，还可以模拟鼠标操作等。触控笔输入设备通常是基于电磁辐射技术的，如图1所示，在智能手机，平板电脑，手写板等设备中，植入了专门用于接收电磁信号的天线阵列。在使用时，触控笔发出某种形式的电磁信号，在触控面板接收端，通过检测这些天线上的接收信号，可以判读触控笔的位置等信息，达到书写的效果。现有的大多方案在接收触控信号时，采用模拟电路的方式来检测接收信号的强度和频率，抗干扰和接收性能都比较差。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种电磁触控接收装置和方法，使得电磁触控接收装置可以采用先进的数字信号处理方法，提高电磁触控接收装置的抗干扰和接收性能。
[0004]为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种电磁触控接收装置，包含:环状天线、带通滤波器和数字信号处理模块；
[0005]所述环状天线耦合接收电磁笔发出的电磁信号，得到模拟接收信号；
[0006]所述带通滤波器滤除所述模拟接收信号中的带外噪声、带外干扰信号以及低频或者直流干扰，并估计所述模拟接收信号的强弱，动态调整增益；
[0007]所述数字信号处理模块在所述带通滤波器之后，通过模数转换，将所述经滤波的模拟接收信号转换为数字信号，对所述数字信号的频率和能量进行估计。
[0008]本发明的实施方式提供了一种电磁触控接收方法，包含以下步骤:
[0009]S1.耦合接收电磁笔发出的电磁信号，得到模拟接收信号；
[0010]S2.滤除所述模拟接收信号中的带外噪声、带外干扰信号以及低频或者直流干扰，并估计所述模拟接收信号的强弱，动态调整增益；
[0011]S3.将所述经滤波的模拟接收信号转换为数字信号，对所述数字信号的频率和能量进行估计。
[0012]本发明实施方式相对于现有技术而言，将环状天线耦合接收电磁笔发出的电磁信号，得到模拟接收信号；经滤波后，转换成数字信号，对数字信号的频率和能量进行估计，使得电磁触控接收装置可以采用先进的数字信号处理方法，精确地计算与触控信号相关的能量和频率信息，提高电磁触控接收装置的抗干扰和接收性能。
[0013]另外，所述数字信号处理模块包含:模数转换器、数字控制振荡器、数字混频器、数字多级降采样滤波器、能量检测子模块、频率估计子模块和数字解调子模块；[0014]所述模数转换器将所述经滤波的模拟接收信号转换为数字信号，其中，所述接收到的模拟接收信号包含经数字调制的电磁笔有用信号；
[0015]所 述数字控制振荡器设定数字下变频的频率，其中，所述数字控制振荡器的频率是可配置的；
[0016]所述数字混频器利用数字下变频技术将所述数字信号，转换成零中频的数字基带正交信号；
[0017]所述数字多级降采样滤波器将所述数字基带正交信号进行降采样滤波，得到低速率基带信号；
[0018]所述能量检测子模块对所述低速率基带信号进行能量估计；
[0019]所述频率估计子模块对所述低速率基带信号进行频率估计；
[0020]所述数字解调子模块对所述低速率基带信号进行解调。
[0021]电磁触控接收装置还可以接收电磁笔发出的数字调制信号，除了对数字信号的频率和能量进行估计之外，还通过数字信号处理技术，对信号进行解调。可以支持包含了数字调制信号的触控笔信号，在基本触控的基础上进一步增强，可以有效的传输更多的有用信息，使得触控笔的使用更加丰富多彩。
[0022]另外，所述数字多级降采样滤波器包含:第一级联积分梳状滤波器、第二级联积分梳状滤波器、半带滤波器、低通滤波器；
[0023]所述第一级联积分梳状滤波器按第一预设降采样比例对所述数字基带正交信号进行降采样；
[0024]所述第二级联积分梳状滤波器按第二预设降采样比例对所述第一级联积分梳状滤波器的输出信号进行降采样；
[0025]所述半带滤波器对所述第二级联积分梳状滤波器输出的信号进行2:1降采样；
[0026]所述低通滤波器滤除所述半带滤波器输出的信号的带外干扰信号。
[0027]采用多级降采样的架构，能保证系统的具有较低的设计成本也能保证信号通带的平坦度，提高后续的检测性能。
[0028]另外，所述能量检测子模块通过以下公式对所述低速率基带信号进行能量估计:
[0029]
【权利要求】
1.一种电磁触控接收装置，其特征在于，包含:环状天线、带通滤波器和数字信号处理模块； 所述环状天线耦合接收电磁笔发出的电磁信号，得到模拟接收信号； 所述带通滤波器滤除所述模拟接收信号中的带外噪声、带外干扰信号以及低频或者直流干扰，并估计所述模拟接收信号的强弱，动态调整增益； 所述数字信号处理模块在所述带通滤波器之后，通过模数转换，将所述经滤波的模拟接收信号转换为数字信号，对所述数字信号的频率和能量进行估计。
2.根据权利要求1所述的电磁触控接收装置，其特征在于，所述数字信号处理模块包含:模数转换器、数字控制振荡器、数字混频器、数字多级降采样滤波器、能量检测子模块、频率估计子模块和数字解调子模块； 所述模数转换器将所述经滤波的模拟接收信号转换为数字信号，其中，所述接收到的模拟接收信号包含经数字调制的电磁笔有用信号； 所述数字控制振荡器设定数字下变频的频率，其中，所述数字控制振荡器的频率是可配置的； 所述数字混频器利用数字下变频技术将所述数字信号，转换成零中频的数字基带正交信号; 所述数字多级降采样滤波器将所述数字基带正交信号进行降采样滤波，得到低速率基带信号； 所述能量检测子模块对所述低速率基带信号进行能量估计； 所述频率估计子模块对所述低速率基带信号进行频率估计； 所述数字解调子模块对所述低速率基带信号进行解调。
3.根据权利要求2所述的电磁触控接收装置，其特征在于，所述数字多级降采样滤波器包含:第一级联积分梳状滤波器、第二级联积分梳状滤波器、半带滤波器、低通滤波器； 所述第一级联积分梳状滤波器按第一预设降采样比例对所述数字基带正交信号进行降采样； 所述第二级联积分梳状滤波器按第二预设降采样比例对所述第一级联积分梳状滤波器的输出信号进行降采样； 所述半带滤波器对所述第二级联积分梳状滤波器输出的信号进行2:1降采样； 所述低通滤波器滤除所述半带滤波器输出的信号的带外干扰信号。
4.根据权利要求3所述的电磁触控接收装置，其特征在于，所述能量检测子模块通过以下公式对所述低速率基带信号进行能量估计:
Χ(/(/ν):+ρ(/?):) P = J^-
N 其中，I (η)和Q (η)分别是所述低通滤波器输出的基带信号；所述N为一预设值。
5.根据权利要求3所述的电磁触控接收装置，其特征在于，所述频率估计子模块通过坐标旋转数字计算机CORDIC方法求出所述低通滤波器输出的基带信号对应的角度，通过以下公式将所述角度转换成为频率:
6.根据权利要求2所述的电磁触控接收装置，其特征在于，所述数字解调子模块根据不同的调制方式，选择以下解调方式中的任意一种: 幅移键控ASK、频移键控FSK。
7.根据权利要求1所述的电磁触控接收装置，其特征在于，还包含:频率计数器； 所述频率计数器在所述带通滤波器之后，直接对所述模拟接收信号进行频率估计。
8.—种电磁触控接收方法，其特征在于，包含以下步骤: 51.耦合接收电磁笔发出的电磁信号，得到模拟接收信号； 52.滤除所述模拟接收信号中的带外噪声、带外干扰信号以及低频或者直流干扰，并估计所述模拟接收信号的强弱，动态调整增益； 53.将所述经滤波的模拟接收信号转换为数字信号，对所述数字信号的频率和能量进行估计。
9.根据权利要求8所述的电磁触控接收方法，其特征在于，在所述步骤S3中，包含以下子步骤: 将所述经滤波的模拟接收信号转换为数字信号，其中，所述接收到的模拟接收信号包含经数字调制的电磁笔有用信号； 利用数字下变频技术将所述数字信号，转换成零中频的数字基带正交信号；其中，数字下变频的频率事先设定； 将所述数字基带正交信号进行降采样滤波，得到低速率基带信号； 对所述低速率基带信号进行能量估计、频率估计和解调。
10.根据权利要求8所述的电磁触控接收方法，其特征在于，在所述步骤S2之后，还包含以下步骤: 直接对所述模拟接收信号进行频率估计。
【文档编号】G06F3/046GK103902133SQ201410118241
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月27日 优先权日:2014年3月27日
【发明者】金海鹏, 杨中奇, 盛文军 申请人:泰凌微电子（上海）有限公司