CN106104913B - 感应屏及其控制电路和控制方法以及感应屏装置 - Google Patents

感应屏及其控制电路和控制方法以及感应屏装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种感应屏及其控制电路和控制方法以及感应屏装置，属于无线通信领域。该感应屏包括：显示屏、第一透明介质层、透明的连接层和天线层，天线层包括多个天线单元，天线单元包括至少一个第一天线单元和多个第二天线单元，第一天线单元用于发射感应信号，第二天线单元用于接收感应信号的反射信号，反射信号由触控物反射感应信号产生，或者，第一天线单元和第二天线单元用于同时发射或接收通信信号，第一天线单元穿插于多个第二天线单元之间。本发明通过使天线层排布在显示屏的正上方，在不影响屏幕显示的同时，充分利用感应屏的触控区域，大幅提高天线尺寸，增加天线增益，并根据反射信号确定与触控物对应的位置，实现感应功能。

Description

感应屏及其控制电路和控制方法以及感应屏装置
技术领域
本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种感应屏及其控制电路和控制方法以及感应屏装置。
背景技术
随着无线通信技术的发展，不断涌现出新兴的应用场景和需求，无线接入网也朝着大容量、毫米波、多频带等方向发展。基于低频通信技术的传统的移动终端或便携设备的天线可以实现全向覆盖，其增益通常2dBi左右。而基于高频通信技术的移动终端或便携设备，因高频通信技术的传输损耗较大，要满足一定距离的通信需求，就需要增加天线尺寸以提高天线的增益，预计毫米波应用需要移动终端或便携设备的天线增益达到10dBi以上，有些应用场景下天线的增益甚至需要达到25～30dBi。
现有技术中，提供一种具有触摸显示功能的移动终端或便携设备，该移动终端或便携设备是基于传统的低频通信技术，其包括触摸显示屏、触屏传感单元、发光器件、天线和透明导电材料，其中，触摸显示屏和触屏传感单元、发光器件共同占据移动终端或便携设备的触屏区域，透明导电材料放置在部分触屏区域，天线主要放置在非触屏区域，部分天线放置在透明导电材料的周围。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
传统的移动终端或便携设备对天线的增益需求较低，天线和触摸显示屏可以排布在移动终端或便携设备的不同位置，且完全能够满足触摸显示屏和天线排布的要求，但是，在采用高频通信技术的毫米波无线通信系统中，因其对天线增益的需求显著提高，故天线尺寸(或物理口径)增加，同时，出于视觉效果的考虑，在移动终端或便携设备尺寸有限的情况下，移动终端或便携设备的触摸显示屏的尺寸越来越大，可供天线使用的面积越来越小，且无法有效利用移动终端或便携设备的触屏区域。
发明内容
为了解决现有技术中上述的问题，本发明实施例提供了一种感应屏及其控制电路和控制方法以及感应屏装置。所述技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种感应屏，所述感应屏包括显示屏、第一透明介质层、透明的连接层和透明的天线层，所述第一透明介质层夹设于所述连接层和所述天线层之间，所述连接层夹设于所述第一透明介质层和所述显示屏之间；
所述天线层包括多个天线单元，所述多个天线单元包括至少一个第一天线单元和多个第二天线单元，所述第一天线单元用于发射感应信号，所述第二天线单元用于接收所述感应信号的反射信号，所述反射信号由触控物反射所述感应信号产生，或者，所述第一天线单元和所述第二天线单元用于同时发射或接收通信信号，所述第一天线单元穿插于所述多个第二天线单元之间。
进一步地，所述天线层包括用于为所述天线单元馈电的多根天线馈线，每根所述天线馈线与一个所述天线单元连接，或者，每根所述天线馈线与多个所述天线单元连接，且不同的所述天线馈线与不同的所述天线单元连接。
可选地，所有的所述天线单元构成天线阵列，所述天线阵列中的部分所述天线单元所组成的阵列的辐射方向与所述显示屏平行，所述天线阵列中的另一部分所述天线单元所组成的阵列的辐射方向与所述显示屏垂直。
可选地，所述天线单元由铟锡氧化物、氟掺杂的氧化锡、铝掺杂的氧化锌和铟掺杂的氧化锌中的任一种或多种制成。
可选地，所述天线单元为低剖面天线，所述低剖面天线包括贴片天线、缝隙天线、维瓦尔第Vivaldi天线中的一种或多种。
进一步地，所述连接层包括屏蔽层和接地层，所述屏蔽层用于所述天线层的屏蔽以及所述通信信号、所述感应信号和所述反射信号的回流，所述接地层用于所述天线层的接地。
可选地，所述感应屏还包括：设于所述显示屏和所述连接层之间的第二透明介质层。
可选地，所述感应屏还包括：覆盖在所述天线层上的透明保护层，所述透明保护层和所述第一透明介质层位于所述天线层的两侧。
第二方面，本发明实施例提供了一种感应屏的控制电路，用于控制如第一方面所述的感应屏，所述控制电路包括调节模块和控制模块，所述调节模块在所述控制模块的控制下对感应信号、反射信号和通信信号进行调节，所述控制模块还用于根据调节后的所述感应信号和所述反射信号确定触控物的位置，所述调节模块分别与所述感应屏和所述控制模块电连接。
进一步地，所述调节模块，包括：
射频前端通道，用于接收所述感应信号、所述反射信号和所述通信信号，并对所述感应信号、所述反射信号和所述通信信号进行驻波检测、信号放大和滤波；
调节单元，用于调节所述感应信号、所述反射信号和所述通信信号的幅度、相位或延迟；
频率变换单元，用于对所述感应信号、所述反射信号和所述通信信号进行频率变换；
功率分配与合成单元，用于对所述感应信号进行功率分配，对所述反射信号进行功率合成，对所述通信信号进行功率合成。
可选地，所述射频前端通道、所述调节单元、所述功率分配与合成单元和所述频率变换单元依次连接在所述感应屏和所述控制模块之间；或者，
所述射频前端通道、所述调节单元、所述频率变换单元和所述功率分配与合成单元依次连接在所述感应屏和所述控制模块之间；或者，
所述射频前端通道、所述频率变换单元、所述调节单元和所述功率分配与合成单元依次连接在所述感应屏和所述控制模块之间。
第三方面，本发明实施例提供了一种感应屏装置，所述感应屏装置包括如第一方面所述的感应屏和控制装置，所述控制装置包括外壳和第二方面所述的控制电路，所述控制电路设于所述外壳内，所述控制电路通过所述外壳与所述感应屏连接。
可选地，所述感应屏通过跳线或连接器或设于所述外壳上的插槽与所述控制电路连接。
第四方面，本发明实施例提供了一种感应屏的控制方法用于控制如第一方面所述的感应屏，所述方法包括：
在感应时隙内，控制所述感应屏中的第一天线单元发射感应信号，同时控制第二天线单元接收所述感应信号的反射信号，所述反射信号由触控物反射所述感应信号产生；
当接收到所述感应信号的反射信号时，根据接收到的所述反射信号的功率和接收所述反射信号的所述第二天线单元在所述感应屏所在平面上的坐标，确定所述触控物在所述平面上的坐标。
可选地，所述方法还包括：
在通信时隙内，控制所述天线单元同时发射或接收通信信号。
进一步地，一个或多个所述感应时隙间插在一个所述通信时隙内或间插在相邻的两个所述通信时隙之间。
可选地，所述控制所述感应屏中的第一天线单元发射感应信号，包括：
在所述多个天线单元中任意选择一个所述天线单元，或者，在所述多个天线单元中选择使用频率最高的一个所述天线单元；
控制选择出的一个所述天线单元发射感应信号。
进一步地，所述根据接收到的反射信号的功率和接收所述反射信号的所述第二天线单元在所述感应屏所在平面上的坐标，确定所述触控物在所述平面上的坐标，包括：
在接收到的所述反射信号中，选择功率最大的四个所述反射信号；
确定接收到选择出的四个所述反射信号的四个所述第二天线单元的坐标；
根据选择出的四个所述反射信号和四个所述第二天线单元的坐标，确定所述触控物在所述平面上的坐标。
更进一步地所述根据选择出的四个所述反射信号和四个所述第二天线单元的坐标，确定所述触控物在所述平面上的坐标，包括：
检测四个所述反射信号的功率是否达到设定的门限值；
当四个所述反射信号中有一个反射信号的功率未达到所述设定的门限值时，重新选择所述第一天线单元。
可选地，所述方法还包括：校验所述触控物在所述平面上的坐标是否超出所述感应屏的边缘，得到校验结果；
当所述校验结果为所述触控物在所述平面上的坐标未超出所述感应屏的边缘时，根据所述触控物在所述平面上的坐标，生成操作控制指令。
进一步地，所述方法还包括：
保存所述触控物在所述平面上的坐标以及所述触控物在所述平面上的坐标的校验结果。
可选地，所述方法还包括：
根据所述触控物在所述平面上的坐标和所述触控物到所述感应屏的距离，控制所述天线单元在所述通信时隙生成的波束角度，所述触控物位于生成的所述波束角度之外。
可选地，所述方法还包括：
分别检测各个所述天线单元接收到的所述反射信号的强度是否达到设定的阀值；
关闭达到所述设定的阀值的所述反射信号对应的所述天线单元的通信通道。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过采用透明材料制成的天线层、透明的连接层、第一透明介质层和显示屏制成感应屏，天线层排布在显示屏的正上方，在不影响屏幕显示的同时，充分利用感应屏的触控区域，进而可以大幅提高天线尺寸，增加天线增益，且第一天线单元发射感应信号，第二天线单元接收感应信号的反射信号，并根据反射信号确定与触控物对应的位置，在不增加额外的成本的情况下，实现感应功能，节约成本，使用方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例一提供的一种感应屏的结构示意图；
图1a是本发明实施例一提供的天线层的结构示意图；
图2是本发明实施例二提供的一种感应屏的结构示意图；
图2a是本发明实施例二提供的均匀天线阵列排布方式的示意图；
图2b是本发明实施例二提供的非均匀天线阵列排布方式的示意图；
图2c是本发明实施例二提供的天线的辐射方向的示意图；
图3是本发明实施例三提供的一种控制电路的结构示意图；
图4是本发明实施例四提供的一种控制电路的结构示意图；
图4a本发明实施例四提供的调节单元的结构示意图；
图4b本发明实施例四提供的射频前端通道的结构示意图；
图4c本发明实施例四提供的频率变换单元的结构示意图；
图5是本发明实施例五提供的一种控制方法的流程图；
图6是本发明实施例六提供的一种控制方法的流程图；
图6a是本发明实施例六提供的感应屏的定位算法的示意图；
图7是本发明实施例七提供的感应屏装置的结构示意图；
图7a是本发明实施例七提供的感应屏装置的一个切面的结构示意图；
图7b是本发明实施例七提供的感应屏装置的另一个切面的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
本发明实施例提供了一种感应屏，参见图1和图1a，该感应屏包括显示屏1，连接层2、透明的天线层3和第一透明介质层4，第一透明介质层4夹设于连接层2和天线层3之间，连接层2夹设于第一透明介质层4和显示屏1之间，天线层3包括多个天线单元31，多个天线单元31包括至少一个第一天线单元311和多个第二天线单元312，第一天线单元311的天线用于发射感应信号，第二天线单元312的天线用于接收感应信号的反射信号，反射信号由触控物反射感应信号产生，或者，第一天线单元311和第二天线单元312均用于同时发射或接收通信信号，第一天线单元311穿插于多个第二天线单元312之间。
当第一天线单元311和第二天线单元312用于产生通信信号，例如，采用该感应屏的手机正在通话时，第一天线单元311可以理解为第二天线单元312；当第一天线单元311的天线用于发射感应信号，第二天线单元312的天线用于接收感应信号的反射信号时，该感应屏可以作为终端上的非接触式的显示屏。
本发明实施例通过采用透明材料制成的天线层、透明的连接层、第一透明介质层和显示屏制成感应屏，天线层排布在显示屏的正上方，在不影响屏幕显示的同时，充分利用感应屏的触控区域，进而可以大幅提高天线尺寸，增加天线增益，且第一天线单元发射感应信号，第二天线单元接收感应信号的反射信号，并根据反射信号确定与触控物对应的位置，在不增加额外的成本的情况下，实现感应功能，节约成本，使用方便。
实施例二
本发明实施例提供了一种感应屏，参见图2，该感应屏包括显示屏1，透明的连接层2、透明的天线层3和第一透明介质层4，第一透明介质层4夹设于连接层2和天线层3之间，连接层2夹设于第一透明介质层4和显示屏1之间，天线层3包括多个天线单元31，多个天线单元31包括至少一个第一天线单元311和多个第二天线单元312，第一天线单元311的天线用于发射感应信号，第二天线单元312的天线用于接收感应信号的反射信号，反射信号由触控物反射感应信号产生，或者，第一天线单元311和第二天线单元312同时用于发射或接收通信信号，第一天线单元311穿插于多个第二天线单元312之间。
其中，显示屏1可以采用LED(Light Emitting Diode，发光二极管)显示屏和LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)中的一种。
第一透明介质层4用于感应信号、反射信号和通信信号的传输。第一透明介质层4可以采用透明玻璃或者空气，当其采用空气时，还需要介质结构支撑。
在本实施例中，连接层2包括屏蔽层21和接地层22(图未示)，屏蔽层21用于天线层3的屏蔽以及通信信号、感应信号和反射信号的回流，接地层22用于天线层的接地。接地层22可以是设在屏蔽层21上凸起，该凸起可以焊接在电路板上，以实现接地功能。实现时，屏蔽层21和接地层22可以采用ITO(Indium Tin Oxide，铟锡氧化物)等材料制成。
在其他实现方式中，屏蔽层21与接地层22也可以集成于一层。
实现时，天线层3包括为天线单元31馈电的多根天线馈线32，结合图2b和图2c，天线单元31均匀排布，每根天线馈线32与一个天线单元31连接，或者每根天线馈线32与多个天线单元31连接，且不同的天线馈线32与不同的天线单元31连接。
在本实施例中，参见图2a，所有的天线单元31构成天线阵列，天线阵列中的部分天线单元313所组成的阵列的辐射方向与显示屏1平行，天线阵列中的另一部分天线单元314所组成的阵列的辐射方向与显示屏1垂直。实现时，可以通过调节各个天线单元中的信号的幅度、相位以实现天线阵列的波束指向在一定范围内变化，进而形成覆盖整个显示屏的天线阵列的辐射方向图(或者天线方向图)。容易理解地，天线单元所组成的阵列的辐射方向受到天线单元的类型、天线馈线与天线单元的连接方式和天线单元中产生的信号的相位和幅度的影响。
其中，天线单元由ITO、FTO(Fluorine-doped Tin Oxide，氟掺杂的氧化锡)、ZnO:Al(Aluminum-doped Zinc Oxide，铝掺杂的氧化锌)、ZnO:In(Indium-doped Zinc Oxide，铟掺杂的氧化锌)中的一种或多种制成。实现时，天线单元可以为低剖面天线，低剖面天线可以包括贴片天线、缝隙天线、Vivaldi天线和低剖面高增益垂直极化全向天线中的一种或多种。
需要说明的是，在实际的应用中，为了感应屏的制作和后续控制处理的方便，通常，所有的第二天线单元会采用同一种类型的低剖面天线，例如贴片天线，而所有的第一天线单元会采用同一种类型的低剖面天线，且第一天线单元可以与第二天线单元的类型相同或者不同。
在本实施例中，感应屏还包括：设于显示屏1和连接层2之间的第二透明介质层5，第二透明介质层5也可以采用透明玻璃或者空气，当其采用空气时，还需要介质结构支撑。
在本实施例中，感应屏还可以包括覆盖在天线层3之上的透明保护层6，透明保护层6和第一透明介质层4位于天线层3的两侧。实现时，透明保护层6为介电常数较低的透明介质构成的薄层。
本发明实施例通过采用透明材料制成的天线层、透明的连接层、第一透明介质层和显示屏制成感应屏，天线层排布在显示屏的正上方，在不影响屏幕显示的同时，充分利用感应屏的触控区域，进而可以大幅提高天线尺寸，增加天线增益，且第一天线单元发射感应信号，第二天线单元接收感应信号的反射信号，并根据反射信号确定与触控物对应的位置，在不增加额外的成本的情况下，实现感应功能，节约成本，使用方便。
实施例三
本发明实施例提供了一种感应屏的控制电路，该控制电路30用于控制实施例一和实施例二对应的感应屏，控制电路30包括调节模块301和控制模块302，调节模块301在控制模块302的控制下对感应信号、反射信号和通信信号进行调节，控制模块302还用于根据调节后的感应信号和反射信号确定触控物的位置，调节模块301分别与感应屏10和控制模块302电连接。
本发明实施例通过采用透明材料制成的天线层、透明的连接层、第一透明介质层和显示屏制成感应屏，天线层排布在显示屏的正上方，在不影响屏幕显示的同时，充分利用感应屏的触控区域，进而可以大幅提高天线尺寸，增加天线增益，且第一天线单元发射感应信号，第二天线单元接收感应信号的反射信号，并根据反射信号确定与触控物对应的位置，在不增加额外的成本的情况下，实现感应功能，节约成本，使用方便。
实施例四
本发明实施例提供了一种感应屏的控制电路，该控制电路用于控制实施例一和实施例二对应的感应屏，控制电路30包括调节模块40和控制模块50，调节模块40在控制模块50的控制下对感应信号、反射信号和通信信号进行调节，控制模块50还用于根据调节后的感应信号和反射信号确定触控物的位置，调节模块40分别与感应屏10和控制模块50电连接。
在本实施例中，调节模块40可以包括：调节单元401、射频前端通道403、频率变换单元404和功率分配与合成单元405、控制模块50可以包括转换单元501、数字信号处理单元502和控制单元503。
实现时，参见图4，每个天线单元103均对应设有一个射频前端通道403和调节单元401，多个天线单元103与一个频率变换单元404和一个功率分配与合成单元405连接。一个控制单元503控制所有的调节单元401。
在一种实现方式中，射频前端通道403、调节单元401、功率分配与合成单元405和频率变换单元404依次连接在感应屏10和控制模块50之间。本实施例以这种连接方式为例进行了说明。
在另一种实现方式中，射频前端通道403、调节单元401电连接，频率变换单元404和功率分配与合成单元405依次连接在感应屏10和控制模块50之间。
在还有一种实现方式中，射频前端通道403、频率变换单元404电连接、调节单元401和功率分配与合成单元405依次连接在感应屏10和控制模块50之间。
在其他实现方式中，在还有一种实现方式的基础上，在调节单元401与功率分配与合成单元405之间还设置有频率变换单元404。
控制单元503与感应屏中显示屏101和调节单元401电连接，数字信号处理单元502分别与转换单元501和控制单元503电连接。
其中，射频前端通道403用于接收感应信号、反射信号和通信信号，并对感应信号、反射信号和通信信号进行驻波检测、信号放大和滤波。具体地，参见图4b，射频前端通道403可以包括驻波检测子单元4031、信号放大子单元4032和滤波子单元4033。
调节单元401，用于调节感应信号、反射信号和通信信号的幅度、相位或延迟。其中，参见图4a，调节单元401可以包括相位或延时调节子单元4011和幅度调节子单元4012，以实现感应信号、反射信号和通信信号的幅度、相位或延迟的调节。
频率变换单元404用于对感应信号、反射信号和通信信号进行频率变换，使感应信号、反射信号和通信信号的频率在射频信号、中频信号、基带信号之间变换。参见图4c，频率变换单元404可以包括本振4041、混频器4042、滤波器4043和放大器4044。
功率分配与合成单元405用于对感应信号进行功率分配，对反射信号进行功率合成，对通信信号进行功率合成。
转换单元501用于实现感应信号、反射信号和通信信号与数字信号之间的转换。该转换单元501至少包括模数转换子单元和数模转换子单元。
数字信号处理单元502用于对通信信号、感应信号和反射信号进行调制解调，确定反射信号的功率，并根据反射信号和反射信号的功率确定触控物的位置。容易理解地，数字信号处理单元502至少包括调制子单元、解调子单元和计算子单元。
控制单元503，用于控制调节单元401对当前的信号进行相位或者延时调节，或者控制调节单元401对当前的信号进行幅度调节。
需要说明的是，该控制电路还包括业务处理单元60用于完成通信协议的转换。该业务处理单元60与数字信号处理单元502连接。
本发明实施例通过采用透明材料制成的天线层、透明的连接层、第一透明介质层和显示屏制成感应屏，天线层排布在显示屏的正上方，在不影响屏幕显示的同时，充分利用感应屏的触控区域，进而可以大幅提高天线尺寸，增加天线增益，且第一天线单元发射感应信号，第二天线单元接收感应信号的反射信号，并根据反射信号确定与触控物对应的位置，在不增加额外的成本的情况下，实现感应功能，节约成本，使用方便。
实施例五
本发明实施例提供了一种感应屏的控制方法，该方法用于控制实施例一和实施例二对应的感应屏，该方法包括：
步骤501：在感应时隙内，控制感应屏中的第一天线单元发射感应信号，同时控制第二天线单元接收感应信号的反射信号，反射信号由触控物反射感应信号产生。
实现时，可通过产生感应使能信号，触发天线单元发射感应信号，触发其他天线单元监测感应信号的反射信号。其中，感应使能信号由采用感应屏的终端的系统或者前述的控制电路产生，用于完成一次感应操作。
在实际应用中，该方法还可以包括：
在通信时隙内，控制感应屏中的天线单元同时发射或接收通信信号。通信时隙用于完成一次或者多次通信操作。一个或多个感应时隙间插在一个通信时隙内或间插在相邻的两个通信时隙之间。实现时，可以是每次通信时隙间插完成一次或多次非接触感应操作，即在每次通信时隙中产生一次或多次感应使能信号，也可以是多次通信时隙间插完成一次或多次非接触感应操作，即在每次通信时隙之后产生一次或多次感应使能信号。
其中，触控物包括但不限于手和触控笔。
步骤502：当接收到感应信号的反射信号时，根据接收到的反射信号的功率和接收反射信号的第二天线单元在感应屏所在平面上的坐标，确定触控物在平面上的坐标。
本发明实施例通过采用透明材料制成的天线层、透明的连接层、第一透明介质层和显示屏制成感应屏，天线层排布在显示屏的正上方，在不影响屏幕显示的同时，充分利用感应屏的触控区域，进而可以大幅提高天线尺寸，增加天线增益，且第一天线单元发射感应信号，第二天线单元接收感应信号的反射信号，并根据反射信号确定与触控物对应的位置，在不增加额外的成本的情况下，实现感应功能，节约成本，使用方便。
实施例六
本发明实施例提供了一种感应屏的控制方法，该方法用于控制实施例一和实施例二对应的感应屏，该方法包括：
步骤601：在多个天线单元中任意选择一个天线单元，或者，在多个天线单元中选择使用频率最高的一个天线单元。
实现时，可以通过统计各个天线单元实际作为第一天线单元的次数来统计其使用频率。
在本实施例中，第一天线单元是可以根据实际情况在多个天线单元中切换的。在其他实现方式中，还可以采用固定的一个或者多个天线单元作为第一天线单元。例如，参见图1a，可以采用从左到右，从上到下的第7和12个天线单元作为第一天线单元。
在步骤601之前，该方法还包括建立空间直角坐标系。实现时，可以选用任意一个天线单元作为坐标系的原点，在按照右手法则建立起坐标系。容易理解地，也可以选用发射感应信号的第一天线单元作为坐标系的原点。在实际使用中，可以预先对以每个天线单元为原点的情况，建立对应的坐标系，以便对应的确定其他天线单元(即第二天线单元)的坐标。
步骤602：在感应时隙内，控制选择出的一个天线单元发射感应信号。
步骤603：在感应时隙内，控制第二天线单元接收感应信号的反射信号，反射信号由触控物反射感应信号产生。
步骤604：在接收到的反射信号中，选择功率最大的四个反射信号。
步骤605：检测选择的四个反射信号的功率是否达到设定的门限值。
当选择的四个反射信号的功率达到设定的门限值时，执行步骤606，当选择的四个反射信号中有一个反射信号的功率未达到设定的门限值时，执行步骤607。
步骤606：根据选择出的四个反射信号的功率和四个第二天线单元的坐标，确定触控物在平面上的坐标。
如前所述，四个第二天线单元的坐标可以以第一天线单元为坐标原点来确定。
结合图6a，根据反射信号中功率最大的四个第二天线单元的坐标和反射信号的功率确定触控物在平面上的坐标的具体的定位算法如下：
功率最大的四个第二天线单元的坐标分别用(x1，y1)(x2，y2)(x3，y3)(x4，y4)表示，对应的功率最大的四个第二天线单元的功率分别用Pr1、Pr2、Pr3和Pr4表示，则，求解由式(1)～(3)组成的方程组的解，即可得到触控物在平面上的坐标x和y以及距离感应屏的距离z。
Figure GDA0002387367370000121
Figure GDA0002387367370000122
Figure GDA0002387367370000123
在其他实现方式中，步骤604中也可以选择功率最大的三个天线单元，相应的，步骤605和步骤606中也应采用功率最大的三个天线单元进行计算。
步骤607：重新选择第一天线单元。
实现时，采用扫描遍历的方式，逐一的筛选各个天线单元能否作为第一天线单元。当重新选择第一天线单元后，返回步骤602重新执行。
步骤608：校验触控物在平面上的坐标是否超出感应屏的边缘，得到校验结果。当校验结果为触控物在平面上的坐标未超出感应屏的边缘时，执行步骤609，当校验结果为触控物在平面上的坐标超出感应屏的边缘时，执行步骤610。
步骤609：根据触控物在平面上的坐标，生成操作控制指令。
步骤610：保存触控物在平面上的坐标以及触控物在平面上的坐标的校验结果。
这里的校验结果包括触控物在平面上的坐标超出感应屏的边缘和触控物在平面上的坐标未超出感应屏的边缘。
保存触控物在平面上的坐标，并将触控物在平面上的坐标未超出感应屏的边缘时的第二天线单元使用次数累计一次，根据各个天线单元的使用次数确定各个天线单元的使用频率，为下次选择第一天线单元提供依据。
需要说明的是，在感应屏使用一定的时间后，例如，1个月或者3个月，保存的触控物在平面上的坐标还可以为下次校验提供参考信息，例如，可以采用寄存器等将有效的触控物在平面上的坐标(即触控物在平面上的坐标未超出感应屏的边缘)进行集中保存，在计算得到当前触控物在平面上的坐标时，即在步骤608中，可以直接将当前触控物在平面上的坐标与寄存器中进行匹配，以提升感应速度和可靠性。
容易理解地，保存触控物在平面上的坐标超出感应屏的边缘时的触控物在平面上的坐标，在下次选择第一天线单元或者下次校验时，可以较快的判定，同样可以提升感应速度和可靠性。实现时，当触控物在平面上的坐标超出感应屏的边缘时，还可以记录感应错误次数，当计数器的值达到设定值时，发送错误警告。
在本实施例中，该方法还可以包括：
根据触控物在平面上的坐标和触控物到感应屏的距离，控制天线单元在通信时隙生成的波束角度，触控物位于生成的波束角度之外。
其中，触控物到感应屏的距离可以采用以下方式计算：
若在步骤604中，采用功率最大的四个天线单元，可根据步骤606中的式(1)～(3)直接得到触控物到感应屏的距离。
若在步骤604中，采用功率最大的三个天线单元，则可以通过发射感应信号与接收到反射信号之间的时间差值、感应信号与反射信号传播速度、以及发射感应信号的第一天线单元与接收到反射信号的第二天线单元的间距得到。
在本实施例中，使触控物位于生成的波束角度之外，即触控物所在的区域没有可以利用的波束，这样可以有效地避免离感应屏太近或者直接与感应屏解除的触控物对天线单元的信号的遮挡。
由于当触控物离感应屏太近时，会引起天线单元的反射，使天线单元的辐射性能不受控，难以保证天线单元的辐射安全，这样可以有效的避免离感应屏太近的遮挡物即非触控物对天线单元的灵敏度造成影响。
在本实施例中，该方法还可以包括：
检分别检测各个天线单元接收到的反射信号的强度是否达到设定的阀值；
关闭达到设定的阀值的反射信号对应的天线单元的通信通道。
该步骤可以在步骤604之前进行。其中，该反射信号的强度可以是反射信号的功率或者幅度等。实现时，可以采用驻波检测器检测反射信号的强度。
天线单元的通信通道一般在系统设计时根据天线单元的数量等进行规划，可以一个通信通道对应一个天线单元，也可以一个通信通道对应多个天线单元。在一个通信通道对应多个天线单元情况下，若这个多个天线单元中的一个天线单元接收到的反射信号强度超出了设定的阀值，而其他的天线单元均未超出设定的阀值，此时，在该通信时隙内，也需要关闭对应的通信通道。但是在下一个通信时隙内，又会自动打开关闭的通信通道，以使天线单元正常使用该通信通道。
实现时，关闭对应的天线单元的通信通道之后，还可以发送警告信息。该警告信息用于提示用户触控物或者遮挡物离感应屏太近，可以在显示屏上进行显示该警告信息以提醒用户避免这种问题，从而提高对感应屏中的天线单元的辐射保护。
本发明实施通过采用透明材料制成的天线层、透明的连接层、第一透明介质层和显示屏制成感应屏，天线层排布在显示屏的正上方，在不影响屏幕显示的同时，充分利用感应屏的触控区域，进而可以大幅提高天线尺寸，增加天线增益，且第一天线单元发射感应信号，第二天线单元接收感应信号的反射信号，并根据反射信号确定与触控物对应的位置，在不增加额外的成本的情况下，实现感应功能，节约成本，使用方便。
实施例七
本发明实施例提供了一种感应屏装置，参见图7，该装置包括实施例一和实施例二对应的感应屏71和控制装置72，控制装置72包括外壳721和实施例三和实施例四对应的控制电路722，控制电路722设于外壳721内，控制电路722通过外壳721与感应屏71连接。
实现时，感应屏71可以通过跳线或连接器或设于外壳721上的插槽721a与控制电路722连接。在感应屏71通过设于外壳721上的插槽721a与控制电路722连接的方式中，参见感应屏装置的一个切面的结构示意图7a，感应屏71的侧面设有延伸的凸起711，该延伸的凸起711为导体，该导体可以安装在插槽712a内。在感应屏71通过跳线73或者连接器(图未示)与控制电路722连接的方式中，参见感应屏装置的另一个切面的结构示意图7b，感应屏71和控制电路722上还连接有连接线731。优选地，感应屏71通过设于外壳721上的插槽721a与控制电路722连接，这种实现方式比较简单，而且也易于感应屏与控制电路的整体集成。
本发明实施通过采用透明材料制成的天线层、透明的连接层、第一透明介质层和显示屏制成感应屏，天线层排布在显示屏的正上方，在不影响屏幕显示的同时，充分利用感应屏的触控区域，进而可以大幅提高天线尺寸，增加天线增益，且第一天线单元发射感应信号，第二天线单元接收感应信号的反射信号，并根据反射信号确定与触控物对应的位置，在不增加额外的成本的情况下，实现感应功能，节约成本，使用方便。
需要说明的是：上述实施例提供的感应屏装置在控制感应屏时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的感应屏装置与感应屏的控制方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种感应屏，其特征在于，所述感应屏包括显示屏、第一透明介质层、第二透明介质层、连接层和天线层，所述连接层和所述天线层是透明的；其中，所述第一透明介质层夹设于所述连接层和所述天线层之间，所述连接层夹设于所述第一透明介质层和所述显示屏之间；
所述天线层包括多个天线单元，所述多个天线单元包括至少一个第一天线单元和多个第二天线单元，所述第一天线单元穿插于所述多个第二天线单元之间；
其中，所述至少一个第一天线单元用于在感应时隙内发射感应信号，以及，在通信时隙发射第一通信信号；所述第二天线单元用于在感应时隙内接收所述感应信号的反射信号，所述反射信号由触控物反射所述感应信号产生，以及，在通信时隙接收第二通信信号；一个或多个所述感应时隙间插在一个所述通信时隙内或者间插在相邻的两个所述通信时隙之间；
所述连接层包括屏蔽层和接地层，所述屏蔽层用于所述天线层的屏蔽以及所述第一通信信号、所述感应信号和所述反射信号的回流，所述接地层用于所述天线层的接地；
所述第二透明介质层设于所述显示屏与所述连接层之间，所述第二透明介质层包括透明玻璃或空气。
2.根据权利要求1所述的感应屏，其特征在于，所述天线层包括用于为所述多个天线单元馈电的多根天线馈线，其中，每根所述天线馈线分别与所述多个天线单元中的每个天线单元连接，所述多个天线馈线与所述多个天线单元一一对应。
3.根据权利要求1所述的感应屏，其特征在于，所述多个天线单元由铟锡氧化物、氟掺杂的氧化锡、铝掺杂的氧化锌和铟掺杂的氧化锌中的任一种或多种制成。
4.根据权利要求1所述的感应屏，其特征在于，所述天线单元为低剖面天线，所述低剖面天线包括贴片天线、缝隙天线、维瓦尔第Vivaldi天线中的一种或多种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的感应屏，其特征在于，所述感应屏还包括：覆盖在所述天线层上的透明保护层，所述透明保护层和所述第一透明介质层位于所述天线层的两侧。
6.一种控制电路，用于控制感应屏，其特征在于，所述控制电路包括调节模块和控制模块；
所述感应屏包括显示屏、第一透明介质层、第二透明介质层、连接层和天线层，所述连接层和所述天线层是透明的；其中，所述第一透明介质层夹设于所述连接层和所述天线层之间，所述连接层夹设于所述第一透明介质层和所述显示屏之间；
所述天线层包括多个天线单元，所述多个天线单元包括至少一个第一天线单元和多个第二天线单元，所述第一天线单元穿插于所述多个第二天线单元之间；
其中，所述至少一个第一天线单元用于在感应时隙内发射感应信号，以及，在通信时隙发射第一通信信号；所述第二天线单元，用于接收触摸物体在所述感应时隙内反射所述感应信号产生的所述感应信号的反射信号，在所述通信时隙内接收第二通信信号，其中，一个或多个感应时隙以间隔方式插入到一个通信时隙，或者在相邻的两个通信时隙之间间隔插入；
所述连接层包括屏蔽层和接地层，所述屏蔽层用于所述天线层的屏蔽以及所述第一通信信号、所述感应信号和所述反射信号的回流，所述接地层用于所述天线层的接地；
所述第二透明介质层设于所述显示屏与所述连接层之间，所述第二透明介质层包括透明玻璃或空气；
所述调节模块在所述控制模块的控制下对所述感应信号、所述反射信号和所述第一通信信号进行调节，所述控制模块还用于根据调节后的所述感应信号和所述反射信号确定触控物的位置，所述调节模块分别与所述感应屏和所述控制模块电连接。
7.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述调节模块，包括：
射频前端通道，用于接收所述感应信号、所述反射信号和所述第一通信信号，并对所述感应信号、所述反射信号和所述第一通信信号进行驻波检测、信号放大和滤波；
调节单元，用于调节所述感应信号、所述反射信号和所述第一通信信号的幅度、相位或延迟；
频率变换单元，用于对所述感应信号、所述反射信号和所述第一通信信号进行频率变换；
功率分配与合成单元，用于对所述感应信号进行功率分配，对所述反射信号进行功率合成，对所述第一通信信号进行功率合成。
8.根据权利要求7所述的控制电路，其特征在于，所述射频前端通道、所述调节单元、所述功率分配与合成单元和所述频率变换单元依次连接在所述感应屏和所述控制模块之间；或者，
所述射频前端通道、所述调节单元、所述频率变换单元和所述功率分配与合成单元依次连接在所述感应屏和所述控制模块之间；或者，
所述射频前端通道、所述频率变换单元、所述调节单元和所述功率分配与合成单元依次连接在所述感应屏和所述控制模块之间。
9.一种感应屏装置，其特征在于，所述感应屏装置包括如权利要求1-5任一项所述的感应屏和控制装置，所述控制装置包括外壳和如权利6-8任一项所述的控制电路，所述控制电路设于所述外壳内，所述控制电路通过所述外壳与所述感应屏连接。
10.根据权利要求9所述的感应屏装置，其特征在于，所述感应屏通过跳线或连接器或设于所述外壳上的插槽与所述控制电路连接。
11.一种感应屏的控制方法，用于控制如权利要求1-5任一项所述的感应屏，其特征在于，所述方法包括：
在感应时隙内，控制所述感应屏中的至少一个第一天线单元发射感应信号，同时控制第二天线单元接收所述感应信号的反射信号，所述反射信号由触控物反射所述感应信号产生；
当接收到所述感应信号的反射信号时，根据接收到的所述反射信号的功率和接收所述反射信号的所述第二天线单元在所述感应屏所在平面上的坐标，确定所述触控物在所述平面上的坐标；以及
其中，所述至少一个第一天线单元用于在感应时隙内发射感应信号，以及，在通信时隙发射第一通信信号；所述第二天线单元用于在感应时隙内接收所述感应信号的反射信号，所述反射信号由触控物反射所述感应信号产生，以及，在通信时隙接收第二通信信号；一个或多个所述感应时隙间插在一个所述通信时隙内或者间插在相邻的两个所述通信时隙之间。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述控制所述感应屏中的至少一个第一天线单元发射感应信号，包括：
在所述多个天线单元中任意选择一个所述第一天线单元，或者，在所述多个天线单元中选择使用频率最高的一个所述第一天线单元；
控制选择出的一个所述第一天线单元发射感应信号。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述根据接收到的反射信号的功率和接收所述反射信号的所述第二天线单元在所述感应屏所在平面上的坐标，确定所述触控物在所述平面上的坐标，包括：
在接收到的所述反射信号中，选择功率最大的四个所述反射信号；
确定接收到选择出的四个所述反射信号的四个所述第二天线单元的坐标；
根据选择出的四个所述反射信号和四个所述第二天线单元的坐标，确定所述触控物在所述平面上的坐标。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述根据选择出的四个所述反射信号和四个所述第二天线单元的坐标，确定所述触控物在所述平面上的坐标，包括：
检测四个所述反射信号的功率是否达到设定的门限值；
当四个所述反射信号中有一个反射信号的功率未达到所述设定的门限值时，重新选择所述第一天线单元。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
校验所述触控物在所述平面上的坐标是否超出所述感应屏的边缘，得到校验结果；
当所述校验结果为所述触控物在所述平面上的坐标未超出所述感应屏的边缘时，根据所述触控物在所述平面上的坐标，生成操作控制指令。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
保存所述触控物在所述平面上的坐标以及所述触控物在所述平面上的坐标的校验结果。
17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述触控物在所述平面上的坐标和所述触控物到所述感应屏的距离，控制所述第一天线单元在所述通信时隙生成的波束角度，所述触控物位于生成的所述波束角度之外。
18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
分别检测各个所述第二天线单元接收到的所述反射信号的强度是否达到设定的阀值；
关闭达到所述设定的阀值的所述反射信号对应的所述第二天线单元的通信通道。
19.一种移动终端，其特征在于，包含如权利要求1-5任一项所述的感应屏。
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