CN104461193A - 提高电容式触摸传感器信噪比的方法 - Google Patents

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Abstract

一种展布频谱电容式触摸传感器，将展布频谱方式用于电容式触摸传感器而提高对噪声信号的免疫。但是,采用本发明所建议的展布平谱方式，即使收到同D(t)频率成分的噪声信号，因信噪比的损失不大而将大大提高对噪声信号的免疫性。

Description

提高电容式触摸传感器信噪比的方法
技术领域
本发明涉及一种展布频谱电容式触摸传感器。
背景技术
 目前普通触摸传感器(touch sensor)采用的方式有电阻式、电容式、表面声波式、红外线式等。虽然每种方式各有优缺点，而移动产品更多使用的是既能多点触摸，耐久性又好的电容式触摸传感器。
电容式触摸传感器一般采用图1中的结构。任意频率信号（驱动信号）通过信号发生器发出后被传感器（触摸屏面板）接收。电容式的触摸屏面板拥有根据有无触摸，电容量产生变化的特性。随之，在触摸屏形成的电容量的变化通过增幅器增幅，增幅信号通过A/D转换器变成数字信号。利用变换了的数字数据，根据触摸感应演算法来判断各坐标有无触摸。
因电容式的结构原因，假如流入与驱动信号相同频率的噪声时，因很难分辨信号发生器发出的信号和噪声信号，具有错误动作的危险。于是，为了解决此类问题一般采用选择传感器接收信号中最佳频率的方法、同时发出多个频率的信号后通过信号程序降低噪声的方法等。但这些方法都属于避开噪声频率，从噪声相对少的频畴中选择驱动频率的方法，依然存在错误动作的危险性。
电容式触摸传感器相比其他方式的触摸传感器有着对噪声信号薄弱的缺点。如图2(a)发出驱动信号，且传感器同时接收图2(b)中的噪声信号的情况下，应和图2(c)一样噪声信号和驱动信号之差需要足够大。此时，才能通过感应驱动信号的振幅变化来判断有无触摸。但是，假如噪声信号和驱动信号的频率一样的话，因相对于噪声，驱动信号不够充分的大，所以很难满足系统要求的信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)。因此，通过感应噪声很小的频畴，选择驱动频率的方法被使用的比较多。但是，由于无法做到随时精密测量噪声等级，所以选择几个频率后，通过测量这几个频率频带噪声等级的方法被使用的最多。但是，噪声环境会随着时间而持续产生变化，因此即便使用这种方法错误动作的危险性也只能一直存在。
发明内容
本发明提供一种对电容式触摸传感器采用展布频谱(spred spectrum)方式来提高对噪声信号免疫的方法。
本发明的技术方案是：一种提高电容式触摸传感器信噪比的方法，其特征在于，将展布频谱方式用于电容式触摸传感器而提高对噪声信号的免疫。
该方法的流程：信号发生器发出拥有任意频率的信号(D(t))，随机信号发生器发出较D(t)频率拥有高带宽的随机信号(R(t))；D(t)乘于 R(t)产生的 X(t) 驱动信号发送到触摸屏，该D(t)与R(t)的乘积成为频畴的卷积(convolution)；X(t)包含 D(t)信号信息，此信息在宽频畴中以分散的能量形态存在，X(t)的振幅按照传感器根据有无触摸而产生的电容量的变化而调制，通过触摸屏和增幅器的信号(Y(t))按照电容量的变化而振幅调制的驱动信号(α?k?X(t))和噪声信号(k?N(t))之合构成； Y(t) 再乘于 R(t)， D(t)的频率成分将被复原，触摸屏接收的噪声信号将分散到宽频畴；然后通过低通滤波器或/和高通滤波器去除Z(t)中除D(t)频率部分的噪声信息部分，即可不受噪声信息影响而按照电容量变化检测出 D(t)振幅变化。
本发明的有益效果是：原有电容式触摸传感器在受到拥有与驱动频率同样成分的噪声信号的影响的情况下，信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)将大大降低，可能会降低触摸传感器的性能。但是,采用本发明所建议的展布频谱(spread spectrum)方式，即使收到同D(t)频率成分的噪声信号，因信噪比的损失不大而将大大提高对噪声信号的免疫性。
附图说明
图1是普通电容式触摸传感器的结构示意图；
图2是图1所示传感器的频谱图，其中：(a)图是传感器接收信号 (驱动信号)频谱, (b)图是噪声信号频谱, (c)图是驱动信号和噪声频谱示意图；
图3是本发明采用展布频谱(spread spectrum)方式的电容式触摸传感器的构成框图；
图4是本发明的频谱图，其中(a)图驱动信号(X(t)), (b)图包含噪声信号的传感器和增幅器的功率 (Y(t)), (c)图最终信号复原 (Z(t))。
具体实施方式
参见图3和图4，本发明是关于将展布频谱方式用于电容式触摸传感器而提高对噪声信号免疫的方法。
展布频谱(spred spectrum)是将某种信号信息分散到宽频畴并传输使之对周边干扰信号(interference)产生强免疫的传输方式。
本发明可按照图3结构用于电容式触摸传感器。信号发生器发出拥有任意频率的信号(D(t))， 随机信号发生器发出较D(t)频率拥有高带宽的随机信号(R(t))。 D(t)乘于 R(t)产生的 X(t) (驱动信号)发到触摸屏面板。图4(a)是D(t), R(t)和X(t)频畴的图示。 D(t)和R(t)的乘积成为频畴的卷积(convolution)。X(t)包含 D(t)信号信息，此信息在宽频畴中以分散的能量形态存在。 X(t)的振幅按照传感器根据有无触摸而产生的电容量的变化而调制(modulation)。通过传感器和增幅器的信号(Y(t))如图4(b)按照电容量的变化而振幅调制的驱动信号(α?k?X(t))和噪声信号(k?N(t))之合构成。 Y(t) 再乘于 R(t)， D(t)的频率成分将被复原，传感器接收的噪声信号将分散到宽频畴。通过低通滤波器(low pass filter, LPF)或高通滤波器(band pass filter, BPF) 去除Z(t)中除D(t)频率部分的噪声信息部分，即可不受噪声信息影响而按照电容量变化检测出 D(t)振幅变化。

Claims (2)

1.一种提高电容式触摸传感器信噪比的方法，其特征在于，将展布频谱方式用于电容式触摸传感器而提高对噪声信号的免疫。
2.根据权利要求1所述的提高电容式触摸传感器信噪比的方法，其特征在于，该方法的流程：信号发生器发出拥有任意频率的信号(D(t))，随机信号发生器发出较D(t)频率拥有高带宽的随机信号(R(t))；D(t)乘于 R(t)产生的 X(t) 驱动信号发送到触摸屏，该D(t)与R(t)的乘积成为频畴的卷积(convolution)；X(t)包含 D(t)信号信息，此信息在宽频畴中以分散的能量形态存在，X(t)的振幅按照传感器根据有无触摸而产生的电容量的变化而调制，通过触摸屏和增幅器的信号(Y(t))按照电容量的变化而振幅调制的驱动信号(α?k?X(t))和噪声信号(k?N(t))之合构成； Y(t) 再乘于 R(t)， D(t)的频率成分将被复原，触摸屏接收的噪声信号将分散到宽频畴；然后通过低通滤波器或/和高通滤波器去除Z(t)中除D(t)频率部分的噪声信息部分，即可不受噪声信息影响而按照电容量变化检测出 D(t)振幅变化。
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