CN103577004B - 一种触摸屏设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了触摸屏设备，应用于电子信息技术领域。在支持有源电容笔的触摸屏设备中，解调单元通过两个正交的两路信号对接收单元接收的信号进行解调，然后再通过幅值恢复单元恢复出接收单元接收信号的幅值，这样解调信号不一定要和接收单元接收的信号(或有源电容笔发射的信号)同步，也可以较为准确地恢复出接收单元接收的信号幅值，且相对于现有技术中需要将解调信号和有源电容笔发射信号进行同步的检测方法，本发明实施例的触摸屏设备可以在不增加额外的进行同步的硬件资源情况下，由于不需要进行同步，从而可以大大提高有源电容笔的检测效率。

Description

一种触摸屏设备

技术领域

本发明涉及电子信息技术领域，特别涉及一种触摸屏设备。

背景技术

电容式触摸屏已经被广泛的应用于各种人机交互的设备中，目前有些电容式触摸屏能同时支持手指触摸和有源电容笔书写，这样要求触摸屏设备可以检测出手指和有源电容笔对触摸屏的接触。

通常情况下，触摸屏设备中都包括触摸屏和触摸屏控制器，其中触摸屏控制器中主要通过如下的结构来检测手指和有源电容笔对触摸屏的接触：接收单元(记为RX)，发送单元(记为TX)和信号处理单元，接收单元与发送单元之间连接有互电容，而触摸屏可以作为互电容的一部分。这样在检测手指对触摸屏的接触时，发送单元会发送一定频率的信号，当接收单元接收到信号，信号处理单元就可以通过接收单元接收信号的幅度来检测手指是否接触到触摸屏，而接收信号的幅度与互电容的大小有关，当手指接触到上触摸屏上RX与TX的交点即互电容处时，会改变互电容的大小，从而引起接收信号幅度的改变，因此，可以通过检测接收信号幅度来检测手指对触摸屏的接触；在检测有源电容笔对触摸屏的接触时，发送单元会关闭，有源电容笔作为发送信号的端，信号处理单元通过检测接收单元接收到有源电容笔发送的信号的幅度，来检测有源电容笔是否接触到触摸屏。

在上述现有的接触检测过程中，接收单元接收的信号需要经过解调处理后将接收单元接收的信号幅值恢复出来，这样信号处理单元才能通过判断接收单元接收信号的幅度从而检测手指或有源电容笔的接触。当对有源电容笔进行检测时，由于发射信号的端不在触摸屏设备内，会出现解调信号与发射信号不同步的情况，这样经过解调处理后恢复出的幅值就不能正确反映接收单元接收的信号。

现有的解决办法是先将解调信号与发射信号同步即相位同步后，然后再进行解调，在对于解调信息与发射信号的同步时，可以通过将多相位解调信号同时与发射信号比较，来找到正确的相位，但是这样方法的实现需要消耗较多的硬件资源；另一种同步方法即分时逐步调整解调信号相位，使得与发射信号同步，可以减小对硬件的消耗，但是往往同步时间较长，这样就会影响对有源电容笔的检测效率。

发明内容

本发明实施例提供一种能支持有源电容笔检测的触摸屏设备，使得在解调信号与发射信号(或接收单元接收的信号)不同步的情况下，能较准确地解调出接收单元接收的信号，从而提高了有源电容笔的检测效率。

本发明实施例提供一种触摸屏设备，包括接收单元，信号处理单元和连接所述接收单元的互电容，所述触摸屏设备还包括：解调单元和幅值恢复单元；

所述解调单元连接所述接收单元的输出端，用于通过两个正交的信号分别对所述接收单元接收的信号进行解调；

所述解调单元的输出端连接到幅值恢复单元，所述幅值恢复单元用于分别获取所述解调单元解调得到的两路解调后信号的低通部分，根据所述两路解调后信号的低通部分的幅值确定所述接收单元接收的信号幅值，并将所述确定的信号幅值传送到所述信号处理单元。

本实施例的触摸屏设备中解调单元通过两个正交的两路信号对接收单元接收的信号进行解调，然后再通过幅值恢复单元恢复出接收单元接收信号的幅值，这样解调信号不一定要和接收单元接收的信号(或有源电容笔发射的信号)同步，也可以较为准确地恢复出接收单元接收的信号幅值，且相对于现有技术中需要将解调信号和有源电容笔发射信号进行同步的检测方法，本发明实施例的触摸屏设备可以在不增加额外的进行同步的硬件资源情况下，由于不需要进行同步，从而可以大大提高有源电容笔的检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种触摸屏设备的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的一种触摸屏设备的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的触摸屏设备中信号输入单元的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种触摸屏设备的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种触摸屏设备中锁频器的结构示意图；

图6是本发明实施例二提供的另一种触摸屏设备的结构示意图；

图7是本发明实施例三提供的另一种触摸屏设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种触摸屏设备，逻辑结构示意如图1所示，包括接收单元11，信号处理单元14和连接所述接收单元的互电容10，其中互电容10是触摸屏设备中触摸屏固有的结构，该触摸屏设备还包括：解调单元12和幅值恢复单元13，其中：

解调单元12连接接收单元11的输出端，用于通过两个正交的信号分别对接收单元11接收的信号进行解调，具体地，一般情况下对信号的解调都是将解调信号与原始信号进行相乘即可实现解调的过程，本实施例中是通过两个正交的信号作为解调信号来进行解调。

解调单元12的输出端连接到幅值恢复单元13，该幅值恢复单元13用于分别获取解调单元12解调得到的两路解调后信号的低通部分，根据两路解调后信号的低通部分的幅值确定接收单元11接收的信号幅值，并将确定的信号幅值传送到信号处理单元14。

幅值恢复单元13在确定接收单元11接收的信号幅值时，具体可以将两路解调后信号的低通部分的幅值分别进行平方后，再相加得到的值即为接收单元11接收的信号幅值。

本实施例的触摸屏设备中解调单元12通过两个正交的两路信号对接收单元11接收的信号进行解调，然后再通过幅值恢复单元13恢复出接收单元11接收信号的幅值，这样解调信号不一定要和接收单元11接收的信号(或有源电容笔发射的信号)同步，也可以较为准确地恢复出接收单元接收的信号幅值，且相对于现有技术中需要将解调信号和有源电容笔发射信号进行同步的检测方法，本发明实施例的触摸屏设备可以在不增加额外的进行同步的硬件资源情况下，由于不需要进行同步，从而可以大大提高有源电容笔的检测效率。

需要说明的是，本实施例的触摸屏设备中的解调单元12和幅值恢复单元13可以有多种实现方式，比如通过中央处理器(CentralProcessingUnit，CPU)，或通过数字信号处理器(DigitalSignalProcessing，DSP)，还可以通过具体的硬件器件来实现比如解调器等。

以下以几个具体的实现来说明本发明实施例中的触摸屏设备：

实施例一提供的一种触摸屏设备，逻辑结构示意图如图2所示，图2中两个框之间的连接并不都表示两个单元之间的直接连接，有些还表示两个单元之间的逻辑连接，该触摸屏设备包括：接收单元11，信号处理单元14和连接所述接收单元的互电容10，其中互电容10是触摸屏设备中触摸屏固有的结构，该触摸屏设备中的解调单元12具体包括信号输入单元112和两个乘法器即第一乘法器122和第二乘法器132和，幅值恢复单元13具体包括平方和器113和两个低通滤波器(LPF)123，其中：

信号输入单元112包括两个信号输出端，这两个信号输出端分别连接两个乘法器中第一乘法器122的一个输入端和第二乘法器132的一个输入端，用于分别输出两个正交信号到第一乘法器122和第二乘法器132，比如幅值相同的一个正弦信号和一个余弦信号。

接收单元11的输出端分别连接第一乘法器122的另一输入端和第二乘法器132的另一输入端，且第一乘法器122和第二乘法器132的输出端分别连接到(包括直接连接和间接连接)两个低通滤波器123的输入端。

两个低通滤波器123的输出端分别连接到平方和器113的两个输入端，将经过第一乘法器122和第二乘法器132相乘后的信号的低通部分输入到平方和器113中，平方和器113的输出连接到信号处理单元14。

可以理解，有源电容笔会发射一定幅度一定频率的交流信号，比如正弦波、方波、梯波或其它波形的信号，如果该有源电容笔接触到触摸屏上的互电容10处时，有源电容笔距离接收单元11最近，这样接收单元11接收的信号强度也会相应的发生改变。可见，当有源电容笔未接触到触摸屏时，由于有源电容笔与接收单元距离较远，接收单元11不会接收到信号或接收到的信号较弱；当有源电容笔接触到触摸屏上的互电容10处时，接收单元11接收的信号强度最大；当有源电容笔接触到触摸屏上的其它地方时，接收单元11接收的信号强度较弱。因此可以通过信号处理单元14判断接收单元11接收的信号强度来检测有源电容笔对触摸屏的接触及接触的位置，具体地，需要将接收单元11接收的信号幅值恢复出来然后再进行判断，在具体实现过程中，主要是将接收单元11接收的信号通过解调处理后然后再恢复出幅值。

本实施例中，解调处理主要通过两个正交的解调信号对接收信号进行解调，即第一乘法器122和第二乘法器132分别将接收单元11接收的信号及信号输入单元112输出的信号相乘后，分别输出到两个低通滤波器(LPF)123中，然后再将低通部分的信号输入到平方和器113；而平方和器113则将第一乘法器122和第二乘法器132输出的信号幅值平方后相加，即可恢复出接收单元11接收到信号的幅值；信号处理单元14根据平方和器113恢复出来的信号幅值的大小确定有源电容笔是否接触触摸屏，且能确定有源电容笔接触到触摸屏的哪个位置。其中信号输入单元112输入的两个正交信号可以与有源电容笔发射的信号不同步主要是指相位的不同步，但是正交信号与发射信号需要具有相同的频率。

需要说明的是，本实施例的触摸屏设备可以是只支持有源电容笔检测的设备；也可以是既支持有源电容笔检测又支持手指检测的设备，在这种情况下，在触摸屏设备中还包括用于发射信号的发送单元，且互电容是连接在发送单元与接收单元11之间的，这样触摸屏设备可以分时地检测手指和有源电容笔对触摸屏的接触，比如在每帧的前部分时间对手指的接触进行检测，即打开发送单元发射信号，每帧的后部分时间对有源电容笔的接触进行检测，即关闭发送单元发射信号等。其中发送单元可以包括多个发射信号的发送端，接收单元11也可以包括多个接收信号的接收端，它们可以同时或分时工作。

可以理解，在触摸屏设备中除了可以包括如图2所示的结构外，还可以包括其他元器件，比如将接收单元11接收的模拟信号转化为数字信号的单元即模数转换器(ADC)，该模数转换器可以连接在接收单元11与第一乘法器122(或第二乘法器132)之间，即对接收单元11接收的信号在进行模数转换后再解调，或该模数转换器可以连接在平方和器113与信号处理单元14之间，即对接收单元11接收的信号在进行解调后再模数转换；且为了保证信号处理单元14对接收单元11接收信号进行检测的准确性，可以对有源电容笔发射的信号进行相应的处理，比如在互电容10与接收单元11之间连接放大器，用于将有源电容笔发射的信号放大，或在第一乘法器122(或第二乘法器132)与平方和器113之间连接放大器等。

可见，在本实施例的触摸屏设备主要是支持有源电容笔的设备中，通过信号输入单元输出两个正交的解调信号，这两个正交信号分别与接收单元接收的信号一起通过两个乘法器后，再通过低通滤波器将经过两个乘法器后的两路信号的低通部分输入到平方和器，由平方和器恢复出接收单元接收的信号幅值，这样信号处理单元可以根据平方和器输出的信号幅值大小来判断有源电容笔对触摸屏的接触。本实施例中通过正交的两路信号对接收单元接收的信号进行解调，使得解调信号不一定要和接收单元接收的信号(或有源电容笔发射的信号)同步，也可以较为准确地恢复出接收单元接收的信号幅值，且相对于现有技术中需要将解调信号和有源电容笔发射信号进行同步的检测方法，本发明实施例的触摸屏设备可以在不增加额外的进行同步的硬件资源情况下，由于不需要进行同步，从而可以大大提高有源电容笔的检测效率。

参考图3所示，在一个具体的实施例中，触摸屏设备中的信号输入单元112可以通过数控振荡器(NCO)或分频器等器件来实现，其中采用NCO实现时频率调节精度较高一些，主要是在一个输入信号(下述的时钟信号)的控制下产生两个正交的信号，具体可以但不限于通过如下的结构来实现：频率控制单元1120、相位累和器1121和两个输出单元1122，其中：

频率控制单元1120的输出端连接所述相位累和器1121的一个输入端，用来控制相位累和器1121输出信号的频率，具体地向相位累和器1121提供一个频率控制值，该频率控制值可以是一个固定的值，也可以是随时间变化的一个值；在相位累和器1121中，输出端通过反馈电路Z-1连接到所述相位累和器1121的另一输入端，且该输出端还分别连接两个输出单元1122，用于产生一定频率的信号，该产生的信号受时钟信号输入端输入的时钟信号及频率控制单元1120的控制，具体地，相位累和器1121是在反馈电路的时钟信号输入端输入的时钟信号驱动下，不断累和频率控制单元1120输出的频率控制值，并输出溢出的信号即三角波信号；其中的反馈电路Z-1主要是将累和后信号延迟一定时钟信号的周期后，再反馈到输入端。

两个输出单元1122分别用于将三角波信号转换为两个正交的信号，比如正弦波和余弦波信号，方波信号，或梯形波信号等。

假设时钟信号输入端输入的时钟信号频率为fsys，频率控制单元1120提供的频率控制值为P，相位累和器1121的位宽为M，则相位累和器1121输出的三角波信号的频率fo＝(P/2^M)*fsys。

这样，当从相位累和器1121中的反馈电路的时钟信号输入端输入一定频率一定幅度的时钟信号，即可驱动该信号输入单元112的运行，具体地，假设频率控制单元1120输出的频率控制值为P(P＜2^M)，相位累和器1121的位宽为Mbit，该相位累和器1121初初值为0，在时钟信号的驱动下不断累和频率控制值P，经过一段时间后，累和的值就会大于Mbit，而由于相位累和器1121只有Mbit位宽，因此会产生溢出，通过上述这个过程就会产生一个三角波信号，该三角波信号可以用来说明相位累和器1121累和后的值与时间的对应关系；该三角波信号通过两个输出单元1122分别转换为两个正交的信号，并分别输出到第一乘法器122的一个输入端和第二乘法器132的一个输入端。

本实施例中信号输入单元112通过频率控制单元1120、相位累和器1121和两个输出单元1122后可以得到两个正交的信号，这样使得频率调节精度较高；在其他实施例中，信号输入单元112可以只包括两个输出单元1122，用于分别输入一定频率信号对应的两个正交信号，这种方法虽然结构简单，但是频率精度不高。

需要说明的是，上述触摸屏设备的实施例中，有源电容笔发射的信号和触摸屏设备中使用的解调信号是两个独立的时钟，一般情况下，两个独立的时钟均来源于晶体，偏差很小，可以认为两个时钟仅相位不同，但频率一致。但在某些应用中，时钟可能不是来源于晶体，或者晶体的精度较差，那么在经过较长的时间后，可能发生一定的偏差，这样不同频率的信号经过如图2所示的触摸屏设备中第一乘法器122、第二乘法器132、低通滤波器123和平方和器113等后，最终得到的能量值也会随时间变化，从而影响到了对于有源电容笔检测的准确性。

参考图4所示，为了避免这种情况，使得有源电容笔发射的信号和触摸屏设备中使用的解调信号保持频率一致，在另一个具体的实施例中，触摸屏设备中除了可以包括如图2所示的结构外，还可以包括锁频器15，在触摸屏设备中两个低通滤波器123的输出端还分别连接到(包括直接连接和间接连接)锁频器15的两个输入端，锁频器15的输出端连接到信号输入单元112的频率控制端，该锁频器15用于输出信号输入单元112输入的信号与接收单元11接收的信号的频率差；则信号输入单元112用于根据频率控制端接收的频率差，调整输出的两个正交信号的频率，使这两个正交信号的频率与接收单元11接收的信号频率相同。

在具体实现时，该锁频器15可以但不限于通过如图5中所示的结构来实现，具体包括：减法器150、第三乘法器151、第四乘法器152、第一延迟器153、第二延迟器55和增益控制器154，其中，触摸屏设备中与第一乘法器122连接的低通滤波器123和与第二乘法器132连接的低通滤波器123的输出端分别连接到(包括直接连接和间接连接)第一延迟器153和第二延迟器155的输入端，第一延迟器153和第二延迟器155的输出端分别连接到第四乘法器152的一个输入端和第三乘法器151的一个输入端；与第一乘法器122连接的低通滤波器123和与第二乘法器132连接的低通滤波器123的输出端分别连接到(包括直接连接和间接连接)第三乘法器151的另一输入端和第四乘法器152的另一输入端，且第三乘法器151和第四乘法器152的输出端分别连接到减法器150的两个输入端；减法器150的输出端连接增益控制器154的一个输入端，用于将减法器150输出的信号进行放大、缩小或非线性缩放等，增益控制器154的输出端连接到信号输入单元112的频率控制端。其中锁屏器15中的两个延迟器的输出端分别连接到对方延迟器输入端连接的乘法器的一个输入端，这样可以进行蝶形乘法运算。

如果该信号输入单元112是通过如图3所示的结构来实现，在该增益控制器154的输出端连接到(包括直接连接或间接连接)信号输入单元112中包括的频率控制单元1120的输入端，这样频率控制单元1120可以根据接收单元11接收的信号与解调信号的频率差，来调整输出的频率控制值，比如可以在原来的频率控制值基础上加该频率差等，并将调整后的频率控制值输出给相位累和器1121。其中为了滤除干扰，可以在增益控制器154与频率控制单元1120之间连接滤波器，这样使得对信号输入单元112输入的正交信号的频率控制更为准确。

为了具体说明本实施例的触摸屏设备中信号的处理过程，假设接收单元11接收的信号s101为Asin(w₁t)，信号输入单元112输入到第一乘法器122和第二乘法器132的两个正交信号分别为信号s102和信号s103即Bsin(w₂t+Φ)和Bcos(w₂t+Φ)，其中，w₁和w₂分别代表接收信号的频率和解调信号的频率，两者接近，但是不完全相等，Φ表示解调信号和接收信号的相位差。则在t₁时刻，第一乘法器122输出的信号s104为：

Asin(w₁t₁)*Bsin(w₂t₁+Φ)＝(AB/2)*[cos((w₁-w₂)t₁-Φ)-cos((w₁+w₂)t₁+Φ)](1)

第二乘法器132输出的信号s105为：

Asin(w₁t₁)*Bcos(w₂t₁+Φ)＝(AB/2)*[-sin((w₁-w₂)t₁-Φ)+sin((w₁+w₂)t₁+Φ)](2)

上述(1)和(2)式的括号中，第一项为信号的低频分量，第二项为信号的高频分量，则第一乘法器122输出的信号s104经过低通滤波器(LPF)123后的信号s106为：(AB/2)*cos((w₁-w₂)t₁-Φ)＝Pcos(Δwt₁-Φ)，第二乘法器132输出的信号s105经过低通滤波器123后的信号s107为：(AB/2)*-sin((w₁-w₂)t₁-Φ)＝-Psin(Δwt₁-Φ)，其中，P＝(AB/2)，Δw＝(w₁-w₂)，最后平方和器113会将信号s106和信号s107的幅值进行平方后相加，并输出给信号处理单元14。

为了使得接收单元11接收的信号与解调信号的频率一致，信号s106和信号s107还需要经过锁频器15，具体地，信号s106和信号s107分别经过锁频器15中的第一延迟器153和第二延迟器155后得到信号s109和信号s110，其中信号s110为Pcos(Δwt₂Φ)，信号s109为-Psin(Δwt₂-Φ)，令t₁-t₂＝Δt；经过第三乘法器151和第四乘法器152的蝶形乘法运算后，再经过减法器150相减后得到信号s108即频率差：

s108＝s106*s110-s107*s109

＝-Pcos(Δwt₁-Φ)*Psin(Δwt₂-Φ)-(-Psin(Δwt₁-Φ)*Pcos(Δwt₂-Φ))

＝P2sin(Δw(t₁-t₂))

＝P2sin(Δw*Δt)(3)

其中如果Δt很小，则Δw*Δt也是一个很小的值，此时(3)式可以近似写成信号s108≈P2(Δw*Δt)，如果给信号s108一个适当的增益比如1/(P2Δt)，就可得到接收单元11接收的信号与解调信号的频率差s113即Δw。进一步地，如果对增益控制器154输出的信号进行滤波，去除干扰后对信号输入单元112的频率控制更精准。

在上述图2到图5的触摸屏设备实施例中，由于接收单元11接收的信号频率和解调信号的频率的偏差通常不会太大，图4和图5中通过锁频器15可以不断跟踪有源电容笔的发射频率，大大加强了非同步检测的稳定性。

实施例二提供的一种触摸屏设备，主要是通过分时复用的方法，来得到两个正交信号，并结构示意图如图6所示，图6中两个框之间的连接并不都表示两个单元之间的直接连接，包括：接收单元11、信号处理单元14和连接接收单元11的互电容10，其中互电容10是触摸屏设备中触摸屏固有的结构，该触摸屏设备中解调单元12包括乘法器212和信号输入单元312，幅值恢复单元13包括平方和413、延迟器313和低通滤波器213，其中：

信号输入单元312的输出端连接到乘法器212的一个输入端，接收单元11的输出端连接乘法器212的另一输入端，乘法器212的输出端连接到低通滤波器(LPF)213的输入端，低通滤波器213的输出端分别连接到(包括直接连接和间接连接)平方和器413的一个输入端和延迟器313的输入端。

其中，低通滤波器413是用来将乘法器212输出的信号的低通部分输出，而信号输入单元312用于分时地输出两个正交信号，这里分时主要是按照信号周期进行区分的时间，这样输出的两个信号的相位不会发生改变，比如在前半段时间内(比如前N个周期内)按照正弦信号输出，后半段时间内按照余弦信号输出，或在前半段时间内按照余弦信号输出，在后半段时间内按照正弦信号输出等。且两个正交信号的输出切换可以是直接切换，信号过零点切换，或者需要经过窗函数衰减过渡区域，防止信号过冲带来的影响。

延迟器313的输出端连接平方和器413的另一输入端，平方和器413的输出连接到信号处理单元14，该延迟器313用于延迟一段时间后获取低通滤波器213输出的信号，该延迟的时间是信号输入单元312输入一个信号到输入另一正交的信号的时间间隔，这样输入到平方和器413的信号包括接收单元11接收的信号经过两个正交信号进行解调后的信号的低通部分，即分别为延迟器313的输出信号和低通滤波器213的输出信号。

本实施例中，接收单元11输出的信号需要经过解调处理后，恢复出接收单元11的信号幅值，由信号处理单元14根据信号幅值来判断有源电容笔是否接触触摸屏及接触触摸屏的位置等。其中解调处理主要是通过两个正交的解调信号对接收信号进行解调，即乘法器212将接收单元11接收的信号及信号输入单元312输出的一个信号相乘后，将低通部分输出到平方和器413，而延迟器313将接收单元11接收的信号与信号输入单元312输出的另一正交信号的乘积的低通部分输出到平方和器413；而平方和器413则将两个输入端接收的信号幅值平方后相加，即可恢复出接收单元11接收到信号的幅值；信号处理单元14根据平方和器413恢复出来的信号幅值的大小确定是否有源电容笔接收触摸屏，且能确定有源电容笔接触到触摸屏的哪个位置。其中信号输入单元312分时输入的两个正交信号可以与有源电容笔发射的信号不同步主要是指相位的不同步，但是正交信号与发射信号需要具有相同的频率。

需要说明的是，本实施例的触摸屏设备可以是只支持有源电容笔检测的设备；也可以是既支持有源电容笔检测又支持手指检测的设备，在这种情况下，在触摸屏设备中还包括用于发射信号的发送单元，且互电容是连接在发送单元与接收单元之间的，触摸屏设备可以分时地检测手指和有源电容笔对触摸屏的接触，其中发送单元可以包括多个发射信号的发送端，接收单元11也可以包括多个接收信号的接收端，它们可以同时或分时工作。

可以理解，在触摸屏设备中除了可以包括如图6所示的结构外，还可以包括其他元器件，比如将接收单元11接收的模拟信号转化为数字信号的单元即模数转换器(ADC)，该模数转换器可以连接在接收单元11与乘法器212之间，或连接在平方和器413与信号处理单元14之间；且为了保证信号处理单元14对接收单元11接收信号进行检测的准确性，可以对有源电容笔发射的信号进行相应的处理，比如在互电容10与接收单元11之间连接放大器，用于将有源电容笔发射的信号放大，乘法器212与平方和器413之间连接放大器等。

可见，在本实施例的触摸屏设备主要是支持有源电容笔的设备中，通过信号输入单元分时地输出两个正交的解调信号，其中一个信号与接收单元接收的信号一起通过乘法器后信号的低通部分，及由延迟器获取另一正交信号与接收单元接收的信号的乘积的低通部分，通过平方和器后恢复出接收单元接收的信号幅值，这样信号处理单元可以根据平方和器输出的信号幅值大小来判断有源电容笔对触摸屏的接触。本实施例中通过分时地输出两个正交信号对接收单元接收的信号进行解调，使得解调信号不一定要和接收单元接收的信号(或有源电容笔发射的信号)同步，也可以较为准确地恢复出接收单元接收的信号幅值，且相对于现有技术中需要将解调信号和有源电容笔发射信号进行同步的检测方法，本发明实施例的触摸屏设备可以在不增加额外的进行同步的硬件资源情况下，由于不需要进行同步，从而可以大大提高有源电容笔的检测效率。另外本实施例中，不用同时输出正交信号，这样使得对接收单元接收的信号进行解调处理的器件可以复用比如乘法器等，从而简化了设备的结构。

实施例三提供另一种触摸屏设备，主要是通过分时复用的方法，来得到两个正交信号，并结构示意图如图7所示，图7中两个框之间的连接并不都表示两个单元之间的直接连接，包括：接收单元11、信号处理单元14和连接接收单元11的互电容10，其中互电容10是触摸屏设备中触摸屏固有的结构，该触摸屏设备中的解调单元12包括乘法器212和信号输入单元312，幅值恢复单元13包括平方和器713、延迟器513和两个低通滤波器613，其中：

信号输入单元312的输出端连接到乘法器212的一个输入端，接收单元11的输出端连接乘法器212的另一输入端，乘法器212的输出端分别连接到一个低通滤波器(LPF)613的输入端和延迟器513的输入端，延迟器513的输出端连接另一个低通滤波器613的输入端，所述两个低通滤波器613的输出端分别连接到(包括直接连接和间接连接)平方和器713的两个输入端，平方和器713的输出连接到信号处理单元14。

其中，信号输入单元312用于分时地输出两个正交信号，这里分时主要是按照信号周期进行区分的时间，这样输出的两个信号的相位不会发生改变，且两个正交信号的输出切换可以是直接切换，信号过零点切换，或者需要经过窗函数衰减过渡区域，防止信号过冲带来的影响；延迟器513用于延迟一段时间后获取乘法器212输出的信号，该延迟的时间是信号输入单元312输入一个信号到输入另一正交的信号的时间间隔；低通滤波器613是用来将乘法器212输出的信号的低通部分，及延迟器513输出信号的低通部分输入到平方和器713中。这样输入到平方和器713的信号包括接收单元11接收的信号经过两个正交信号进行解调后的信号的低通部分。

本实施例中，接收单元11输出的信号需要经过信号输入单元312输入的两个正交信号的解调处理后，再由平方和器713恢复出接收单元11的信号幅值，最后信号处理单元14根据信号幅值来判断有源电容笔是否接触触摸屏及接触触摸屏的位置等。其中信号输入单元312分时输入的两个正交信号可以与有源电容笔发射的信号不同步主要是指相位的不同步，但是正交信号与发射信号需要具有相同的频率。

需要说明的是，本实施例的触摸屏设备可以是只支持有源电容笔检测的设备；也可以是既支持有源电容笔检测又支持手指检测的设备，在这种情况下，在触摸屏设备中还包括用于发射信号的发送单元，且互电容是连接在发送单元与接收单元之间的，触摸屏设备可以分时地检测手指和有源电容笔对触摸屏的接触，其中发送单元可以包括多个发射信号的发送端，接收单元11也可以包括多个接收信号的接收端，它们可以同时或分时工作。

可以理解，在触摸屏设备中除了可以包括如图7所示的结构外，还可以包括其他元器件，比如将接收单元11接收的模拟信号转化为数字信号的单元即模数转换器(ADC)，该模数转换器可以连接在接收单元11与乘法器212之间，或连接在平方和器713与信号处理单元14之间等。

本实施例中的触摸屏设备与图6所示的触摸屏设备类似，不同的是，本实施例中，先通过延迟器513获得经过乘法器212的延时后信号，然后再取延迟器513输出信号的低通部分输入到平方和器713中，这样就需要两个低通滤波器613；而图6所示的实施例中，先取乘法器输出信号的低通部分，然后再通过延迟期获取延时后信号，这种情况下可以只需要一个低通滤波器，这两种情况得到的结果一样，但是图6所示的结构要简单一些。

以上对本发明实施例所提供的触摸屏设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种触摸屏设备，包括接收单元，信号处理单元和连接所述接收单元的互电容，其特征在于，所述触摸屏设备还包括：解调单元和幅值恢复单元；

所述解调单元连接所述接收单元的输出端，用于通过两个正交的信号分别对所述接收单元接收的信号进行解调；

所述解调单元的输出端连接到幅值恢复单元，所述幅值恢复单元用于分别获取所述解调单元解调得到的两路解调后信号的低通部分，根据所述两路解调后信号的低通部分的幅值确定所述接收单元接收的信号幅值，并将所述确定的信号幅值传送到所述信号处理单元。

2.如权利要求1所述的触摸屏设备，其特征在于，所述解调单元包括：信号输入单元和两个乘法器，所述幅值恢复单元包括平方和器和两个低通滤波器，其中：

所述信号输入单元包括两个信号输出端，所述两个信号输出端分别连接所述两个乘法器中第一乘法器的一个输入端和第二乘法器的一个输入端，用于输出两个正交信号；

所述接收单元的输出端分别连接所述第一乘法器的另一输入端和第二乘法器的另一输入端，所述第一乘法器和第二乘法器的输出端分别连接到所述两个低通滤波器的输入端；

所述两个低通滤波器的输出端分别连接到所述平方和器的两个输入端；所述平方和器的输出连接到所述信号处理单元。

3.如权利要求2所述的触摸屏设备，其特征在于，所述触摸屏设备还包括：锁频器；

所述两个低通滤波器的输出端还分别连接到所述锁频器的两个输入端，所述锁频器的输出端连接到所述信号输入单元的频率控制端；

所述锁频器用于输出所述信号输入单元输入的信号与接收单元接收信号的频率差；

所述信号输入单元，用于根据所述频率控制端接收的频率差，调整输出的两个正交信号的频率，使所述两个正交信号的频率与所述接收单元接收的信号频率相同。

4.如权利要求3所述的触摸屏设备，其特征在于，所述信号输入单元包括频率控制单元、相位累和器和两个输出单元；

所述频率控制单元的输出端连接到所述相位累和器的一个输入端，用于控制相位累和器输出信号的频率；

所述相位累和器中的输出端通过反馈电路连接到所述相位累和器的另一输入端，所述相位累和器的输出端分别连接所述两个输出单元，用于在所述反馈电路的时钟信号输入端输入的时钟信号的驱动下，累和所述频率控制单元输出的频率控制值，并输出三角波信号；

所述两个输出单元，分别用于将所述三角波信号转换为两个正交的信号。

5.如权利要求4所述的触摸屏设备，其特征在于，所述锁频器包括：减法器、第一延迟器、第二延迟器、增益控制器、第三乘法器和第四乘法器；

所述两个低通滤波器的输出端分别连接到所述第一延迟器和第二延迟器的输入端，所述第一延迟器和第二延迟器的输出端分别连接到所述第四乘法器的一个输入端和第三乘法器的一个输入端；

所述两个低通滤波器的输出端分别连接到所述第三乘法器的另一输入端和第四乘法器的另一输入端，所述第三乘法器和第四乘法器的输出端分别连接到所述减法器的两个输入端；

所述减法器的输出端连接增益控制器的一个输入端，所述增益控制器的输出端连接到所述信号输入单元包括的频率控制单元的输入端。

6.如权利要求2至5任一项所述的触摸屏设备，其特征在于，还包括发送单元，在所述发送单元和接收单元之间连接有所述互电容。

7.如权利要求1所述的触摸屏设备，其特征在于，所述解调单元包括乘法器和信号输入单元，所述幅值恢复单元包括平方和器、延迟器和低通滤波器，其中：

所述信号输入单元的输出端连接到所述乘法器的一个输入端，所述接收单元的输出端连接所述乘法器的另一输入端，所述乘法器的输出端连接到所述低通滤波器的输入端；所述低通滤波器的输出端分别连接到所述平方和器的一个输入端和所述延迟器的输入端；所述信号输入单元，用于分时地输出两个正交的信号；

所述延迟器的输出端连接所述平方和器的另一输入端，所述平方和器的输出连接到所述信号处理单元。

8.如权利要求7所述的触摸屏设备，其特征在于，还包括发送单元，在所述发送单元和接收单元之间连接有所述互电容。

9.如权利要求1所述的触摸屏设备，其特征在于，所述解调单元包括乘法器和信号输入单元，所述幅值恢复单元包括平方和器、延迟器和两个低通滤波器，其中：

所述信号输入单元的输出端连接到所述乘法器的一个输入端，所述接收单元的输出端连接乘法器的另一输入端；所述信号输入单元用于分时地输出两个正交的信号；

所述乘法器的输出端分别连接到一个低通滤波器的输入端和延迟器的输入端，所述延迟器的输出端连接另一个低通滤波器的输入端，所述两个低通滤波器的输出端分别连接到所述平方和器的两个输入端，所述平方和器的输出连接到信号处理单元。

10.如权利要求9所述的触摸屏设备，其特征在于，还包括发送单元，在所述发送单元和接收单元之间连接有所述互电容。