CN109416602A - 频分调制触摸系统中的帧相位同步 - Google Patents

Abstract

一种用于对触摸检测器上的信号的接收的帧执行帧相位同步的系统和方法。一种用于使触摸检测器上的一个或多个同时发送的信号的帧与相位同步的装置和方法。一个或多个行导体和一个或多个列导体被布置成使得一个或多个行导体的路径与一个或多个列导体的路径相交。信号发射器从第一时间起在多个间隔中的每一个处同时发起正交信号在每行上的发送，所述正交信号具有已知的初始相位。接收器从稍后的时间起开始在每个所述间隔处在所述列上接收帧。信号处理器确定每个正交信号在接收的帧内存在的程度的度量‑并且因此确定它们被发送在触摸检测器上的程度。所确定的度量可以反映在反映触摸检测器的状态的热图中，并且连续热图(或度量)的比较反映触摸或触摸变化。

Description

频分调制触摸系统中的帧相位同步

领域

所公开的系统和方法大体涉及用户输入的领域，并且具体地涉及在频分调制触摸检测器上在一个或多个发送频率上执行帧相位同步。

附图说明

从以下对附图中所示的各实施例的更为具体的描述中，本公开的前述的及其他目标、特征、和优点将变得显而易见，在附图中，各个图中的附图标记表示相同部分。附图不一定按比例绘制，而是着重于描绘所公开实施例的原理。

图1提供了示出低等待时间触摸传感器设备的实施例的高级框图。

图2提供了示出帧相位同步的实施例的功能框图。

图3提供了说明性频分调制触摸检测器的功能框图。

具体实施方式

本申请涉及用户界面，诸如2016年4月14日提交的名称为“电容传感器模式(Capacitive Sensor Patterns)”的美国专利申请No.15/099,179和2016年5月23日提交的名称为“双向正交信号传感器的发送和接收系统和方法(Transmitting and ReceivingSystem and Method for Bidirectional Orthogonal Signaling Sensors)”的美国专利申请No.15/162,240中公开的快速多点触摸传感器和其他界面。那些申请的完整公开内容通过引用并入本文中。

在各种实施例中，本公开涉及用于设计和制造电容式触摸传感器的系统和方法，以及具有特定组成或几何形状的特定电容式触摸传感器。

贯穿本公开，可以使用术语“触摸”、“多个触摸”、“接触”、“多个接触”或其他描述符来描述由传感器检测到的用户的手指、触控笔、物体或身体部位的事件或时间段。在一些实施例中，仅当用户与传感器或传感器包括在其中的设备物理地接触时，这些检测才发生。在其他实施例中，可以调谐传感器以允许检测悬停(hover)在触摸表面上方的一距离或以其他方式与触摸敏感设备分离的“触摸”或“接触”。因此，在本说明书中使用暗示对感测的物理接触的依赖性的语言不应该意味着所描述的技术仅应用于那些实施例；事实上，几乎全部的(若不是全部的话)本申请描述的内容将同等地应用于“触摸”和“悬停”传感器。更一般地，如本文中使用的，术语“触摸”指代可以由本文中公开的传感器的类型检测的动作，因此，如本文中使用的术语“悬停”仅仅是在本文中旨在“触摸”意义上的一种“触摸”。其他类型的传感器可用于与本文公开的实施例联结，包括：相机、近距离传感器、光学传感器、转弯速率传感器、陀螺仪、磁力计、热学传感器、压力传感器、力传感器、电容性触摸传感器、功率管理集成电路读取、键盘、鼠标、运动传感器等等。

如本文中使用的，并且特别是权利要求内的，诸如第一和第二的叙述术语本身并不旨在意味着序列、时间或独特性，而是用于区分一个所述的构造与另一个。在上下文规定的一些用途中，这些术语可能暗示着第一和第二是唯一的。例如，在第一时间发生事件，并且在第二时间发生另一个事件时，没有意图指示第一时间发生在第二时间之前。然而，在权利要求中提出了在第一时间之后的第二时间的进一步限制，上下文将要求第一时间和第二时间理解为唯一的时间。类似地，在上下文如此指示的或允许的情况下，序数术语旨在被广义地解释，使得两个识别的权利要求构造可以具有相同的特征或不同的特征。由此，例如，没有进一步限制的第一和第二频率可以是相同的频率，例如第一频率是10Mhz并且第二频率是10Mhz，或可以是不同的频率，例如，第一频率是10Mhz并且第二频率是11Mhz。例如，上下文可以规定第一和第二频率被进一步限制为彼此正交，在这种情况下，它们不可能是相同的频率。

当前公开的用于设计、制造和使用电容性触摸传感器的系统和方法，并且具体地，采用基于正交信令的复用机制的电容性触摸传感器，复用机制诸如但不限于：频分复用(FDM)、码分复用(CDM)、或者结合了FDM和CDM方法的混合式调制技术。本文中对频率的引用也可以指代为其他正交信号基础。由此，本申请纳入申请者的2013年3月15日提交的题为“Low-Latency Touch Sensitive Device(低等待时间触摸敏感设备)”的先在美国专利申请No.13/841,436和2013年11月1日提交的题为“Fast Multi-Touch Post Processing(快速触摸后处理)”的先在美国专利申请No.14/069,609作为引用。这些申请考虑了电容性FDM、CDM或FDM/CDM混合式触摸传感器，所述电容性FDM、CDM或FDM/CDM混合式触摸传感器可以结合当前公开的传感器使用。在这种传感器中，当来自行的信号耦合(增加)或解耦(减少)到列并且结果在该列上被接收时，触摸可以被感测。

本公开将首先描述快速多触摸传感器的操作，本系统和方法可以应用于所述快速多触摸传感器以用于设计、制造和使用。然后，在标题“帧相位同步”下进一步描述用于在频分调制的触摸检测器上执行帧相位同步的本公开的系统和方法的细节。

如本文中使用的，当词语“触摸事件”和词“触摸”用作名词时包括接近触摸和接近触摸事件，或者可以通过使用传感器来识别的任何其它手势。根据实施例，触摸事件可以非常低的等待时间(例如大约十毫秒或更少时间的数量级、或者少于一毫秒的数量级)被检测、处理并提供至下游计算进程。

在一个实施例中，所公开的快速多触摸传感器利用投射电容性方法，该方法已被改善以用于触摸事件的高更新率和低等待时间测量。该技术可使用并行硬件和较高频率波形以获得上述优势。另外公开了进行灵敏和稳健测量的方法，该方法可用在透明显示表面上并可允许采用该技术的产品的经济型制造。在这一点，本文中使用的“电容性物体”可以是手指、人体的其它部分、触控笔或传感器对其敏感的其它物体。本文公开的传感器和方法不需要依赖于电容。对于例如光传感器，这样的实施例利用光子隧穿和泄漏以感测触摸事件，并且本文使用的“电容性物体”包括可与这种感测兼容的任何物体，诸如触控笔或手指。类似地，本文中使用的“触摸位置”和“触敏设备”不需要电容性物体与所公开的传感器之间的实际触摸接触。

图1示出根据一个实施例的快速多触摸传感器100的某些原理。在附图标记200处，将不同的信号发送到该表面的多行的每一行内。信号被设计成“正交的”，即，可彼此隔开并可区分。在附图标记300处，接收器被附接至每一列。将接收器设计为在具有或不具有其他信号和/或噪声的情况下接收被发送的信号的任何信号或它们的任意组合，并且单独地确定出现在该列上的正交的被发送的信号中的每一个信号的度量(例如，数量)。传感器的触摸表面400包括一系列行和列(未全部示出)，正交信号可沿这些行和列传播。在实施例中，这些行和列被设计成：当它们没有经受触摸事件时，较低量或可忽略量的信号被耦合在它们之间，相反，当它们经受触摸事件时，较高量或不可忽略量的信号被耦合在它们之间。在实施例中，相反情形可以成立——使较少量的信号代表触摸事件，而使较大量的信号代表没有触摸。因为触摸传感器最终由于耦合的变化而检测到触摸，所以除了对于特定实施例可能更明显的原因之外，无论触摸相关的耦合是导致列中存在的行信号的量增加还是导致列中存在的行信号的量减少并不特别重要。如以上所讨论的，触摸或触摸事件不需要物理接触，而是影响耦合信号的电平的事件。

继续参考图1，在实施例中，一般来说，在行和列两者附近的触摸事件的电容性结果可以使出现在该行上的要耦合到列的信号的量的不可忽略的变化。更一般地说，触摸事件导致并由此对应于列上接收的信号。由于行上的信号是正交的，因此多个行信号可被耦合至列并由接收器区分。同样，每行上的信号可被耦合至多个列。对于耦合到给定行的每列(并且不管耦合是否导致出现在列上的行信号的增加或减少)，在列上找到的信号包含将指示哪些行正在与该列同时地被触摸的信息。所接收的每个信号的量通常与携带对应信号的列与行之间的耦合的量有关，并且因此可以指示触摸物体到表面的距离、触摸所覆盖的表面的面积和/或触摸的压力。

当同时触摸行和列时，将行中存在的一些信号耦合至对应列(耦合可以导致列上的行信号增加或减少)。(如以上所讨论的，术语“触摸”或“被触摸(touched)”不需要实际的物理接触，而是相对接近。)事实上，在触摸设备的各种实施方式中，与行和/或列的物理接触是不太可能的，因为在行和/或列与手指或其它触摸物体之间可存在保护性障碍物。此外，一般来说，行和列本身不彼此接触，而是被布置在附近，这允许一定量的信号被耦合在它们之间并且该量可以随着触摸(正性或负性地)变化。一般来说，行-列耦合不是由它们之间的实际接触导致的，也不是由来自手指或其它触摸物体的实际接触，而是由使手指(或其它物体)靠近的电容性效应——导致电容性效应的靠近在本文中被称为触摸。

行和列的性质是任意的并且具体取向是无关的。事实上，术语“行”和“列”不旨在表示方格，而是表示在其上发送信号的一组导体(行)以及在其上可以耦合信号的一组导体(列)。(信号在行上发送并且在列上接收的概念本身是任意的，并且信号可以容易地在任意指定列的导体上发送并且在任意命名为行的导体上接收，或者两者可以任意地被命名为别的。)进一步，行和列不一定在一个网格中。其它形状是可能的，只要触摸事件将触摸部分“行”和部分“列”，并造成某种形式的耦合。例如，“行”可以是同心圆，而“列”可以是从中心向外辐射的轮辐。并且“行”和“列”都不需要遵循任何几何或空间模式，因此，例如，可以任意地连接键盘上的键以形成行和列(与其相对位置有关或无关)。此外，不一定仅存在两种类型的信号传播信道：在一个实施例中，取代行和列，可提供信道“A”、“B”和“C”，在“A”上发送的信号可在“B”和“C”上被接收，或者，在一个实施例中，在“A”和“B”上发送的信号可在“C”上被接收。另一种可能是，信号传播信道可交替发挥作用，有时支持发送器，有时支持接收器。也可以构想到，信号传播信道可以同时地支持发送器和接收器——只要经发送的信号与接收到的信号是正交的并且因此是可分离的。可以使用三个或更多类型的天线导体，而不是仅仅“行”和“列”。许多替代实施例是可能的并对本领域内技术人员而言在考虑本公开后将变得显而易见。

如前面提到的，在实施例中，触摸表面400由一系列行和列构成，信号可沿其传播。如上所述，行和列被设计成使得当它们没有被触摸时，它们之间耦合信号的一个量，并且当它们被触摸时，它们之间耦合信号的另一个量。它们之间耦合的信号的变化通常可以与接触成正比或成反比(但是不一定成线性比例)，使得触摸更少是是否问题，并且更多的是渐变，这允许在更多的触摸(即，更近的或更坚实的)和更少的触摸(即，更远的或更柔弱的)和甚至没有触摸之间作出区分。此外，不同的信号被发送到每个行。在一个实施例中，这些不同信号中的每一个信号是彼此正交的(即可隔开和可区分的)。当同时触摸行和列时，将出现在行上的信号耦合(正耦合或负耦合)，造成其更多地或更少地出现在对应的列内。被耦合到列上的信号的量可与触摸的接近度、压力或面积相关。

将接收器300附连至每个列。接收器被设计成接受在列上存在的信号，包括正交信号中的任何、或正交信号的任意组合、或任何存在的噪声或其他信号。通常，将接收器设计成接收存在于列上的信号的帧，并且识别提供信号的列。在实施例中，接收器(或与接收器数据相关联的信号处理器)可以在信号帧被捕获的时间期间确定与存在于该列上的每个正交发送的信号的量相关联的度量。如此，除了识别与每个列接触的行，接收器可提供关于该触摸的额外(例如定性)的信息。一般来说，触摸事件可对应(或反向对应)于在列上接收的信号。对于每个列，在其上接收的不同信号指示对应行中的哪个行正与该列同时被触摸。在一个实施例中，对应的行和列之间的耦合量可以指示例如由触摸覆盖的表面的面积、触摸的压力等。在一个实施例中，对应的行和列之间的耦合随时间的变化指示两者交点处的触摸变化。

简单正弦波实施例

在一个实施例中，被发送到行上的正交信号可以是未经调制的正弦波，每个正弦波具有不同的频率，选择频率以使它们在接收器中能彼此区分。在一个实施例中，选择频率以在这些频率之间提供充分的间隔，以使这些频率在接收器中能更容易地彼此区分。在一个实施例中，频率被选择为使得选定的频率之间不存在简单谐波关系。简单谐波关系的缺乏可减轻可能导致一个信号模仿另一个信号的非线性伪像。

一般来说，如果频率之间的间隔Δf至少是测量周期τ的倒数，相邻频率之间的间隔是恒定的并且最高频率小于最低频率的两倍的频率“梳”一般能满足这些标准。例如，如果希望测量(例如来自列的)信号的组合以确定哪些行信号是每毫秒(τ)出现一次，则频率间隔(Δf)必须大于一千赫(即Δf＞1/τ)。根据这种计算，在具有仅十行的示例情况中，可以使用下列频率：

对于本领域内技术人员将显而易见的是，频率间隔可明显大于该最小值以允许稳健的设计。作为一个示例，具有0.5cm行/列间隔的20cm×20cm触摸表面将需要40个行和40个列并且需要在40个不同频率下的正弦波。尽管每毫秒一次的分析速率可能只需要1KHz间隔，然而为了更稳健的实现方式而利用任意更大的间隔。在一个实施例中，任意更大的间隔受制于如下约束条件：最大频率应当不大于最低频率的两倍(即f_max<2(f_min))。由此，在该例中，可使用最低频率设定在5MHz的100kHz的频率间隔，由此得到5.0MHz、5.1MHz、5.2MHz以此类推直至8.9MHz的频率列表。

在一个实施例中，列表上的每个正弦波可通过信号发生器产生并通过信号发射器或发送器在分离的行上发送。为了识别被同时地触摸的行和列，接收器接收出现在列上的任何信号并且信号处理器分析该信号以确定哪些(如果有的话)频率出现在列表上。在一个实施例中，上述识别可通过频率分析技术(例如傅立叶变换)或通过使用滤波器组以支持。在一个实施例中，接收器接收通过FFT被处理的列信号帧，并且因此为每个频率确定度量。在一个实施例中，对于每一个帧，FFT为每个频率提供同相和正交度量。

在一个实施例中，从每列的信号中，接收器/信号处理器可以从该列上的信号中找到的频率列表中确定每一个频率的值(并且可能地找到同相和正交值)。在一个实施例中，在频率值大于或小于某一阈值或从先前值改变的情况下，信号处理器识别出在与该频率对应的行和列之间有触摸事件。在一个实施例中，可将对应于各种物理现象的信号强度信息作为定位触摸事件区域的辅助手段，所述物理现象包括离行/列交叉点的触摸距离、触摸物体的尺寸、物体下压于此的压力、被触摸的行/列交叉点的部分等等。在一个实施例中，确定的值不是自主确定触摸，而是与其他值一起被进一步处理以确定触摸事件。

一旦为至少两个频率(对应于行)或为至少两个列确定了每个正交频率的值，就可以创建二维映射，其中该值被用作与该行/列交叉点处的映射的值成正比/反比。在一个实施例中，在触摸表面上的多个行/列的交叉点处确定值以产生触摸表面或区域的映射。在一个实施例中，为在触摸表面上或触摸表面的区域内的每个行/列确定值以产生触摸表面或区域的映射。在一个实施例中，为每列上的每个频率计算信号值。一旦计算出信号值，则可以创建二维映射。在一个实施例中，信号值是在该行/列交叉点处的映射值。在一个实施例中，在用作该行/列交叉点处的映射值之前，信号值被处理以减小噪声。在一个实施例中，采用与信号值成正比、反比、或以其他方式相关的另一个值(在被处理以减小噪声之后)作为在该行/列交叉点处的映射的值。在一个实施例中，由于触摸表面在不同频率下的物理差异，信号值对于给定的触摸被归一化或被校准。同样，在一个实施例中，由于跨触摸表面或在交叉点之间的物理差异，所以对于给定的触摸需要对信号值进行归一化或校准。

在一个实施例中，可以将二维映射数据阈值化以便更好地识别、确定或隔离触摸事件。在一个实施例中，可以使用二维映射数据来推导关于触摸该表面的物体的形状、定向等的信息。

在一个实施例中，这种分析以及本文所述的任何触摸处理可在触摸传感器的分立式触摸控制器上执行。在另一实施例中，可以在其它计算机系统部件上执行这种分析和触摸处理，例如但不限于ASIC、MCU、FPGA、CPU、GPU、SoC、DSP或专用电路中的一个或多个。如本文所使用的术语“硬件处理器”意味着上述设备以及执行计算功能的任何其他设备中的任何一个。

回到对在行上发送的信号的讨论，正弦波不是能在上述配置中使用的唯一的正交信号。事实上，如之前讨论的，可彼此区分的任何组的信号都将起作用。尽管如此，正弦波可以具有一些优势性质，能够给予使用这项技术的设备更简单的设计和更高节约成本的制造。例如，正弦波具有非常窄的频率分布(通过定义)，并且不需要向下扩展至低频率(接近DC)。此外，正弦波可相对地不受1/f噪声影响，该噪声可能对扩展至较低频率的较宽信号产生影响。

在一个实施例中，可以由滤波器排来检测正弦波。在一个实施例中，正弦波可通过频率分析技术(例如傅立叶变换)被检测。频率分析技术可以以相对高效的方式来实现并倾向于具有良好的动态范围特性，由此允许其检测大量的同时的正弦波并在大量的同时的正弦波之间区分。在宽信号处理方面，可以认为接收器的对多个正弦波的解码是某种形式的频分复用。在一个实施例中，也可使用诸如时分和码分复用的其它调制技术。时分复用具有良好的动态范围特性，但通常需要延长有限的时间以便发送到触摸表面中(或分析从触摸表面接收的信号)。码分复用具有与频分复用相同的同步性质，但可能遇到动态范围问题并且可能无法容易地在多个同时的信号之间作出区分。

经调制的正弦波实施例

在一个实施例中，可使用经调制的正弦波作为前述正弦波实施例的替代、组合方案和/或改进。未调制的正弦波的使用可能造成对触摸表面附近的其它设备的射频干扰，并因此，采用未调制正弦波的设备在通过规章测试(例如，FCC、CE)时会遇到麻烦。另外，未调制正弦波的使用可能容易受到来自环境中其它正弦波的干扰，不管是来自蓄意发送器的正弦波还是来自其它干扰设备(甚至可能是另一相同触摸表面)。在实施例中，这种干扰可能造成所描述设备中错误的或劣化的触摸测量。

在一个实施例中，为了避免干扰，可以以这样一种方式在通过发送器发送之前先对正弦波进行调制或“搅动”：即一旦信号到达接收器就能对信号进行解调(“解除搅动”)。在一个实施例中，可使用可逆变换(或几乎可逆的变换)来调制信号，以使得该变换可被补偿并且一旦信号到达接收器时基本被恢复。如对于本领域技术人员而言同样是显而易见的，如本文所述在触摸设备中使用调制技术发射或接收的信号与其它事物具有较少的关联性，并因此更像单纯的噪声，而不是看上去类似于环境中出现的其它信号和/或受来自环境中出现的其它信号的干扰。

在一个实施例中，所利用的调制技术将使发送的数据相当随机地出现，或至少在设备工作的环境中不常见。下面讨论两种调制方案：调频和直接序列扩频调制。

调频

对整组正弦波的调频通过“将它们抹去”防止这些正弦波出现在相同频率。由于规章测试一般与固定频率有关，因此被调频的发送的正弦波将以较低振幅出现，并因此不大可能被关注。由于接收机将以相等和相反的方式“解除抹去”对其的任何正弦波输入，因此蓄意调制和发送的正弦波可被解调并随后大量地出现，就像在调制前那样。然而，从环境进入(例如干扰)的任何固定频率正弦波将通过“解除抹去”操作被“抹去”，并因此对意图的信号具有减弱或消除的效果。因此，通过采用频率调制(例如，在一个实施例中，对在触摸传感器中使用的频率梳)，可以减少可能原本会对传感器造成的干扰。

在一个实施例中，可通过使整组正弦波全部从单一基准频率产生而对整组正弦波进行调频，所述单一频率本身是被调制的。例如，可通过将同一100kHz基准频率乘以不同的整数来生成具有100KHz间距的一组正弦波。在实施例中，可使用锁相环来完成这项技术。为了生成第一个5.0MHz正弦波，可将基准乘以50，为了生成5.1MHz正弦波，可将基准乘以51，并以此类推。接收器可使用相同调制基准来执行检测和解调功能。

直接序列扩频调制

在一个实施例中，正弦波可通过周期地在对发送器和接收器两者皆已知的伪随机(或甚至真随机)调度上反转它们而进行调制。由此，在一个实施例中，在将每个正弦波发送至其对应的行之前，其通过可选择的逆变器电路，逆变器电路的输出是输入信号乘以+1或-1，这取决于“反转选择”输入的状态。在一个实施例中，所有这些“反转选择”输入从同一信号被驱动，以使每个行的正弦波全部同时乘以+1或-1。在一个实施例中，驱动“反转选择”输入的信号可以是伪随机函数，该伪随机函数与环境中可能存在的任何信号或函数无关。正弦波的伪随机反转在频率上将它们扩展，使得它们看上去像随机噪声，以使得它们与可能形成接触的任何设备的干扰可忽略。

在接收器侧，来自列的信号可传过可选择的逆变器电路，这些逆变器电路由与行上的伪随机信号相同的伪随机信号驱动。结果是，即便所发送的信号已被扩频，它们在接收器之前也被解扩，因为它们已经被乘以+1或-1两次，从而将它们留在、或使它们返回到它们未经修改的状态。应用直接序列扩频调制可扩展列上出现的任何干扰信号，使得它们仅作为噪声并且不模仿任何组的有意的正弦波。

在一个实施例中，可选择的反转器可由少数简单器件形成和/或可在VLSI工艺中实现在晶体管内。

由于许多调制技术是彼此独立的，在一个实施例中，可同时采用多种调制技术，例如，正弦波组的调频和直接序列扩频调制。尽管可能实现起来更复杂，但这样的多种调制的实施方式可取得更好的抗干扰性。

由于环境中遇到特殊的伪随机调制的情形极为罕见，因此本文描述的多触摸传感器可能不需要真随机调制方案。一种例外可以是当具有相同实现方式的一个以上触摸表面正被同一人触摸。在这种情形下，这些表面可能彼此干扰，即使它们使用非常复杂的伪随机调度。因此，在实施例中，注意设计不大可能冲突的伪随机调度。在实施例中，一些真随机性可被引入到调制调度中。在实施例中，通过从真随机源播种(seed)伪随机发生器并确保它(在其重复之前)具有足够长的输出持续时间来引入随机性。这种实施例使得两个触摸表面将永远在同一时间使用序列的相同部分相当不可能。在一个实施例中，随机性是通过用真随机序列对伪随机序列作异或(XOR)运算而引入的。XOR函数将其输入的熵结合起来，使得其输出的熵永不小于任一输入。

低成本实现的实施例

使用之前描述技术的触摸表面相比其它方法可能具有与产生和检测正弦波相关联的相对高的成本。下面讨论生成和检测正弦波的方法，这些方法可能更节约成本和/或更适于大量生产。

正弦波检测

在一个实施例中，可使用具有傅立叶变换检测方案的完整无线电接收器在接收器内检测正弦波。这种检测可需要将高速RF波形数字化并对其执行数字信号处理。可对表面的每个列执行单独的数字化和信号处理；这允许信号处理器发现哪些行信号与该列接触。在具有四十行和四十列的触摸表面的以上提到的示例中，将需要这种信号链的四十个副本。如今，就硬件、成本和功率而言，数字化和数字信号处理是相对昂贵的操作。利用更节约成本的检测正弦波的方法将会是有益的，尤其是可被容易地复制并且需要非常少的功率的方法。

在一个实施例中，可使用滤波器排检测正弦波。滤波器排包括带通滤波器的阵列，所述带通滤波器的阵列可获取输入信号并将其分解成与每个滤波器相关联的频率分量。离散傅立叶变换(DFT，它是FFT的一种有效实现方式)是具有均匀间隔的带通滤波器的滤波器组的一种形式，该离散傅立叶变换可以被用于频率分析。DFT可以数字方式实现，但数字化步骤可能是昂贵的。可由单独的滤波器来实现滤波器组，诸如无源LC(电感器和电容器)或RC有源滤波器。难以很好地将电感器实现在VLSI工艺上，并且分立的电感器大而且昂贵，因此在滤波器排中使用电感器可能不是成本节约的。

在较低频率(大约10MHz和10MHz以下)，可将多排RC有源滤波器构筑在VLSI上。这些有源滤波器可表现良好，但也会占据很多管芯空间并且需要比期望更多的功率。

在较高频率下，可以通过表面声波(SAW)滤波器技术来构筑滤波器排。这允许几乎任意的FIR滤波器几何结构。SAW滤波器技术需要比直接CMOS VLSI更昂贵的压电材料。此外，SAW滤波器技术可能不允许足够的同步抽头(simultaneous tap)来将足够多的滤波器集成到单个封装内，由此增加了制造成本。

在一个实施例中，可使用模拟滤波器排检测正弦波，该模拟滤波器排通过开关电容器技术实现在标准CMOS VLSI工艺上，其采用FFT式“蝴蝶”拓扑结构。这种实施方式所需的管芯面积通常是信道数平方的函数，这意味着使用相同技术的64信道滤波器组只需要1024信道版本的管芯面积的1/256。在一个实施例中，低延时触摸传感器的完整接收系统被实现在多个VLSI管芯上，多个VLSI管芯包括适当的滤波器组的集合以及适当的放大器、开关、能量检测器等等。在一个实施例中，低延时触摸传感器的完整接收系统被实现在单个VLSI管芯上，该单个VLSI管芯包括适当的滤波器组的集合以及适当的放大器、开关、能量检测器等等。在一个实施例中，低延时触摸传感器的完整接收系统被实现在单个VLSI管芯上，该单个VLSI管芯包含n信道滤波器组的n个实例并为适当的放大器、开关、能量检测器等留出空间。

正弦波生成

在低延时触摸传感器中产生发送信号(例如正弦波)一般比检测要简单，主要是因为每个行需要产生单个信号而列接收器必须在许多信号之间作出检测和区分。在实施例中，可用一系列的锁相环(PLL)来生成正弦波，每个锁相环将共同基准频率乘以不同的倍数。

在一个实施例中，低延时触摸传感器设计不要求所发送的正弦波具有非常高的质量，而是相比在无线电电路中经常允许或希望的，它容忍具有更多相位噪声、频率变化(随时间、温度等等)、谐波畸变和其它不完美性的所发送正弦波。在实施例中，可通过数字装置生成大量的频率并随后采用相对粗略的模数转换处理。如前面讨论的，在一个实施例中，所产生的行频率应当彼此间不具有任何简单谐波关系，所描述的发生处理中的任何非线性不应当使组中的一个信号“混淆”或模仿另一个信号。

在一个实施例中，可通过使一串窄脉冲由滤波器排滤波而产生频率梳，滤波器排中的每个滤波器输出信号以在行上发送。频率“梳”是通过滤波器排产生的，该滤波器排可类似于可以由接收器使用的滤波器排。作为示例，在实施例中，以100kHz的速率重复的10纳秒脉冲被传到滤波器排中，该滤波器排被设计成将开始在5MHz处的频率梳分量隔开，并隔开100kHz。如定义那样的脉冲串将具有从100kHz至几十MHz的频率分量，并因此对发送器中的每个行将会具有信号。因此，如果使脉冲串通过与上述滤波器排相同的滤波器排以检测所接收的列信号中的正弦波，则滤波器排输出将各自包含可被传送到行上的单个正弦波。

透明显示器表面

理想的是，使触摸表面与计算机显示器集成以使人能够与计算机产生的图形和图像交互。尽管可将前投影与不透明的触摸表面一起使用并将后投影与半透明的触摸表面一起使用，但现代平板显示器(LCD、等离子、OLED等)一般要求触摸表面是透明的。在一个实施例中，允许信号沿其传播的当前技术的行和列需要对这些信号具有传导性。在一个实施例中，允许射频信号沿其传播的当前技术的行和列需要是导电的。

如果行和列不充分导电，则沿行/列的每单位长度的电阻将与每单位长度的电容结合以形成低通滤波器：在一端处施加的任何高频信号在它们沿不良导体传播时将被大幅度衰减。

视觉上透明的导体是市售的(例如氧化铟锡或ITO)，但透明度和传导性之间的权衡在对本文描述的低等待时间触摸传感器的某些实施例而言理想的频率下是成问题的：如果ITO足够厚以支持特定长度上的特定期望频率，则它对于某些应用来说可能又不够透明。在实施例中，可完全地或至少部分地由石墨烯和/或碳纳米管形成行和/或列，石墨烯和/或碳纳米管都是高度传导和光学透明的。

在一个实施例中，行和/或列可由一条或多条细线形成，这些细线将可忽略的量的显示挡在它们后面。在一个实施例中，当观察其后面的显示时，这些细线太小而无法看见，或者至少太小而不能呈现视觉阻碍。在一个实施例中，可使用被图案化到透明玻璃或塑料上的细银线来构成行和/或列。这样的细线需要具有足够的横截面以沿行/列创建良导体，但期望(对于后显示器而言)这些线足够小并且足够分散以根据应用阻挡尽适当少的下面的显示。在一个实施例中，基于下面的显示的像素尺寸和/或节距来选择细线尺寸。

作为示例，新的Apple公司的Retina(视网膜)显示器包括大约300个像素/英寸，这导致一侧上大约80微米的像素尺寸。在一个实施例中，20微米直径的银线20厘米长(iPad显示器的长度)，其具有大约10欧姆的电阻，用作行和/或列和/或作为行的一部分和/或如本文所述的低延迟触摸传感器中的列或列。然而，这样的20微米直径银线如果在视网膜显示器上伸展，则可能阻挡多达整个像素线的25％。因此，在一个实施例中，可将多个较细直径的银线用作列或行，它们可维持适当的电阻并相对于射频透入深度问题提供可接受的响应。这样的多个较细直径的银线可被铺设在图案中，该图案不是直的而是某种程度上不规则的。较细的线的随机或不规则图案可能视觉侵入性较低。在一个实施例中，使用细线网；网(mesh)的使用将提高稳健性，包括对抗图案化中的制造瑕疵。在一个实施例中，可将单个较细直径的线用作列或行，假设该较细的线是足够导电的以维持适当级别的电阻以及相对于射频透入深度问题的可接受的响应。

在已通过使用例如前述过程计算每列中的来自每行的信号强度之后，执行后处理以将作为结果的2-D“热图”(也被称为“矩阵”)转换成可用的触摸事件。在一个实施例中，该后处理包括下面四个过程中的至少一些：场平坦化、触摸点检测、插值和帧之间的触摸点匹配，如在2015年10月13日提交的名称为“Fast Multi-Touch Post Processing(快速多触摸后处理)”的美国专利申请No.14/881,873中更具体地公开的。那些申请的完整公开内容通过引用并入本文中。其中公开的场平坦化过程减去偏移电平以去除行和列之间的串扰，并补偿特定行/列组合之间由于衰减造成的振幅差。其中公开的触摸点检测过程通过寻找平坦化的信号中的局部最大值来计算粗略触摸点。其中公开的插值过程通过将与粗略触摸点关联的数据拟合到抛物面来计算精细触摸点。其中公开的帧匹配过程跨帧地将计算出的触摸点彼此匹配。

在两者均为2014年3月17日提交的题为“Fast Multi-Touch Noise Reduction(快速多触摸减噪)”的美国专利申请No.14/216,791和题为“Fast Multi-Touch Stylus andSensor(快速多触摸笔和传感器)”的美国专利申请No.14/216,948中，提出了方法和系统，以克服噪声对快速多触摸(FMT)传感器产生干扰或虚假触摸(phantom touch)的某些状态。这些申请的全部公开内容通过引用结合于此。在一个实施例中，可在所有行和列上发送独特的信号。在一个实施例中，可在多个行的一个或多个子集中的每个行上发送独特的信号。在一个实施例中，可在多个列的一个或多个子集中的每个列上发送独特的信号。在一个实施例中，所有行和列被配置成检测独特的信号。在一个实施例中，多个行的一个或多个子集中的每个行被配置成检测独特的信号。在一个实施例中，多个列的一个或多个子集中的每个列被配置成检测独特的信号。

如2015年1月22日提交的题为“Dynamic Assignment of Possible Channels ina Touch Sensor(触摸传感器中的可能信道的动态分配)”的美国专利申请No.14/603,104中公开的那样，系统和方法使得触摸传感器能够减小或消除这些错误或带噪声的读数并维持高信噪比，即使它接近于来自其它计算机系统的干扰电磁噪声或不想要的外部信号。该方法也可用来动态地重新配置信号调制方案，由此在给定时间点调整触摸传感器的选择部分或整个表面积，从而降低传感器的总功耗，同时仍然就并行化、延迟、采样率、动态范围、感测粒度等方面优化传感器的总体性能。该申请的全部公开内容通过引用结合在此。

帧相位同步

过去，信号发射器与触摸检测器上的接收器不相关。此外，所有的发射频率将驱动触摸检测器上的面板，并且接收器可以随时开始收集发射的信号和数据。因此所发射的信号和收集的数据不与发射的信号的发送相关。

本文提供的方法和系统用于克服某些条件，其中噪声或其他伪像产生FMT传感器的干扰、抖动或虚假触摸。可以通过同时驱动多个频率来实现FMT方法。接收器然后处理可以具有不同程度的多个频率的组合波形，以计算每个单独驱动频率的值，例如，使用FFT。驱动信号的相位偏移的帧到帧变化以及因此提供给FFT的信号中的帧到帧的变化可能产生所得计算值的差异，从而影响FMT传感器的准确度。

本实施例提供了用于通过在触摸设备处于相同触摸状态时减轻每个单独频率的计算值的变化来减少或消除不期望结果的方法和系统。作为示例，在一个实施例中，在开始每个帧之前，可以通过将所有发射的信号频率重置为预定的或已知的初始相位来同步信号。可以在获取所有后续帧之前重复这种重置。在一个实施例中，可以设置(或触发)接收器以在已知发射的信号频率处于特定相位和相位关系的连续周期捕获帧。因为发射的信号频率具有拍频周期，所以在一个实施例中，帧周期(即，帧频的倒数)被选择为拍频周期的倍数，从而确保来自每个帧的采样将与前一帧在相同相位和相位关系。

下面说明了几种方法以减轻各个频率的计算值的变化。通常，每种方法都努力使得利用所要求保护的触摸检测器的重复捕获操作被一个接一个地捕获(但不一定紧接在另一个之后)，捕获相位相同的数据帧。换句话说，捕获的数据在帧之间是帧相位同步的。在各种实施例中，这可以通过在捕获之前的已知时间在已知的初始相位重新发起信号发送来实现。如本文所使用的，“已知初始相位”意味着初始相位是预定的，或者在初始发送时产生相位，并且在随后的帧中变得已知。在各种实施例中，这可以通过连续发送、但确定何时帧将是帧相位同步并且延迟捕获直到帧相位同步来实现。以下几个实施例示出了用于帧相位同步的各种系统和方法，但并不旨在限制权利要求的范围。鉴于本公开，用于改善触摸数据的帧相位同步的其他系统和方法对于本领域技术人员将变得显而易见，并且因此包括在本公开的范围内。

用于同步一个或多个在触摸检测器上同时发送的信号的方法可以涉及如下所述的一个或多个处理操作。在一个实施例中，触摸检测器包含包括“N”行和“M”列导电材料的矩阵，触摸检测器被布置成使得矩阵中的“N”行中的每行的路径与矩阵中的“M”列中的每列的路径相交。触摸检测器包括与“M”列中的每列相关联的接收器和至少一个信号处理器。在矩阵的每一行上发起信号发送。在一个实施例中，通过将信号相关值提供给连接到行的DAC来实现发送。发送的信号彼此频率正交，并且发送的信号每个都具有特定的初始相位。在发起信号发送之后的预定时间，针对矩阵的每列捕获数据帧，捕获的数据帧表示在帧捕获时间期间存在于相应列上的信号。在一个实施例中，通过使用ADC对列采样来捕获数据帧。重复发起发送、等待和捕获帧的这些步骤，提供显示与触摸相关联的时间变化的数据映射图，但减轻可能显示为噪声或改变触摸数据的相位相关伪像。

描述了基本的单行、单列触摸检测器装置，以说明上文讨论的一些原理。行导体和列导体被布置使得行导体的路径与列导体的路径相交。提供了具有预定周期性的时钟。信号发射器适于从第一时间起在时钟上的多个间隔中的每个间隔处发起发送信号。每次发起发送信号时，信号具有与先前发起发送信号时的信号相同的初始相位。接收器适于从第二、较晚时间起在多个间隔中的每个间隔开始接收列上的数据帧。并且信号处理器适于确定接收帧内存在的信号的一系列度量之一，该一个度量反映触摸。

以下说明性实施例公开了一种具有多行和/或列的触摸检测器装置。布置“N”行和“M”列的矩阵的导电材料，使得矩阵中每行的路径与每列的路径相交。说明性触摸检测器还具有具有预定周期性的时钟。信号发射器用于将独特信号发送到每行。从第一时间起在时钟上的多个间隔中的每个间隔发起发送。在一个实施例中，每个发送的信号与每个其他发送的信号正交。在该说明性实施例中，每个发送的信号具有已知或预定的初始相位-即每次发起发送时相同的相位。接收器从稍后时间(即，发起发送之后的时间)起的每个间隔在每列上接收帧。发起发送和接收之间的延迟允许信号传播在矩阵中标准化，克服例如惯性。信号处理器用于确定每个发送信号的一系列度量之一，该度量反映在接收帧内存在的发送信号的值。在一个实施例中，信号处理器和接收器可以是同一部件的一部分。在另一个实施例中，信号处理器和接收器不是同一部件的一部分。

还提供了用于确定与触摸检测器上的触摸相关的测量的方法的说明性实施例，并在图2中示出。在该方法中，触摸检测器具有包括“N”行和“M”列导电材料的矩阵。触摸检测器被布置成使得矩阵中的“N”行中的每行的路径与矩阵中的“M”列中的每列的路径相交。触摸检测器还具有与“M”列中的至少一个相关联的接收器，以及至少一个信号处理器。所述方法包括重复地：(i)在已知相位发起行信号的发送600；(ii)等待行信号在矩阵中归一化(例如，对矩阵充电)601；(iii)从列602接收数据帧。可以如步骤603所示确定在帧中找到的行信号的度量。在一个实施例中，可以通过在帧上使用FFT函数来确定在列上找到的行信号的量。在一个实施例中，FFT函数将包括表示行信号的量的同相分量和正交分量。虽然也可能在列上发现噪声和其他伪影，但来自触摸检测器的触摸旨在是FFT测量的主要原因。如步骤604所示，度量可用于产生对应于触摸的热图。

用于确定与触摸检测器上的触摸相关的测量值的另一说明性方法包括导电材料的行和列的矩阵。说明性触摸检测器包括与至少一个列相关联的接收器。该方法包括重复地：(i)发起信号的发送，每个信号被发送在矩阵的相应行上，每个信号与每个其他信号频率正交，并且每个信号处于已知的初始相位；(ii)在发起发送之后等待预定的时间段，该预定的时间段至少足以使信号对矩阵充电；(iii)在接收器上接收在第二预定时间段期间存在于矩阵的每列上的信号帧，该接收的步骤在预定时间段之后立即开始。每个信号的已知初始相位可以是预定的，或者如果不是预定的，则可以随着该方法被重复执行而被重复，并且可以与每个其他信号的已知初始相位相同或不同。以这种方式，捕获的每个帧应该具有每个相应信号的相位的类似对齐。一旦捕获完成，就可以处理帧以确定在捕获该帧时列上存在的频率正交信号的度量。在一个实施例中，可以通过对帧进行FFT来进行度量。FFT值的从一帧到下一帧的变化反映了触摸。

还使用具有第一行导体和第二行导体和列导体的触摸检测器来描述用于测量触摸检测器上的发送信号的电平的装置的另一说明性实施例，其被布置成使得第一行导体和第二行导体中的每一个的路径与列导体的路径相交。信号发射器适于分别在行导体上发送正交信号。接收器以与正交信号的拍频相关的间隔在列上接收帧。信号处理器可以用于确定接收帧内存在的每个信号的度量-并且因此确定触摸检测器的电容响应。在一个实施例中，信号处理器和接收器是同一部件的部分。在另一个实施例中，信号处理器和接收器不是同一部件的部分。在一个实施例中，间隔是正交信号的拍频的倍数。

还使用具有包括多行和多列的导电材料的矩阵的触摸检测器来描述用于测量触摸检测器中的多个正交信号的电平的又一说明性装置，其被布置成使得矩阵的行和列的路径相交。多个信号发射器中的每一个适于将多个正交信号中的一个发送到矩阵的行上，多个正交信号中的每一个与多个正交信号中的其他正交信号中的每一个正交，并且多个正交信号具有拍频。拍频具有周期性节拍。接收器在与拍频的周期性节拍相关的时间开始在矩阵的一列上接收帧。信号处理器适于确定接收帧内存在的多个正交信号中的每一个的度量。在一个实施例中，信号处理器和接收器是同一部件的部分。在一个实施例中，信号处理器和接收器不是同一部件的部分。在一个实施例中，接收器以与多个正交信号的拍频相关的间隔周期性地接收帧。

用于测量触摸检测器上的发送信号的电平的另一说明性装置包括第一行导体和第一列导体，其布置成使得第一行导体的路径与第一列导体的路径相交。时钟，具有预定周期性。第一信号发射器，适于发起信号的多个时间上分开的发送，在根据时钟的一时间处开始信号的每次发送，并且信号具有已知的初始相位。一种接收器，适于从列接收帧，该帧包括多个时间上分开的发送中的一个的至少一部分。接收器适于在根据时钟的稍后的时间处开始从列接收帧，时钟上的稍后的时间在对应的发送开始时间之后。信号处理器，适于确定每个接收帧内存在的第一信号的度量。在一个实施例中，可以通过对用于列导体的帧的FFT来进行度量。在一个实施例中，该度量可以包括同相和正交分量。在一个实施例中，信号处理器和接收器是同一部件的部分。在另一个实施例中，信号处理器和接收器不是同一部件的部分。

用于测量触摸检测器上的发送信号的电平的另一说明性装置包括矩阵，该矩阵包括行和列，其被布置成使得每行的路径与每列的路径相交。时钟，具有预定周期性。信号发射器适于在不同时间发起多个发送。多个发送中的每一个在根据时钟的不同的时间处开始。多个发送中的每一个包括多个正交信号。在不同时间发生的多个发送中的每个发送期间，每个信号发射器在行中的独特的一行上发送多个正交信号中的独特的一个。多个正交信号中的每一个具有相同的初始相位。接收器适于从每个列接收帧，每个帧包括多个发送中的一个的至少一部分，并且适于在根据时钟的稍后的时间处开始从列接收帧。时钟上的该稍后的时间在对应的发送开始时间之后。信号处理器适于确定接收帧中的每一个内存在的多个正交信号中的每一个的度量。在一个实施例中，可以通过对用于列的帧的FFT来进行度量。在一个实施例中，该度量可以包括同相和正交分量。在一个实施例中，信号处理器和接收器是同一部件的部分。在另一个实施例中，信号处理器和接收器不是同一部件的部分。

图3提供了说明性频分调制触摸检测器的功能框图，其中示出了这种触摸检测器内的帧相位同步的实现。示出了投射电容(PCAP)传感器30；发送的信号通过数模转换器(DAC)36,38发送到PCAP传感器30的行32,34，并且通过模数转换器(ADC)44,46从列40,42采样时域接收信号。发送的信号是由信号发生器48,50产生的时域信号，信号发生器48,50可操作地连接到DAC 36,38。可操作地连接到系统调度器22的信号发生器寄存器接口块24负责基于调度发起时域信号的发送。信号发生器寄存器接口块24与帧相位同步块26通信，这导致峰值到平均值滤波器块28向信号发生器块48,50馈送导致信号产生所需的数据。

接收信号的变化反映了PCAP传感器30处的触摸、噪声和/或其他影响。在通过FFT块54将时域接收信号转换到频域之前，时域接收信号在硬门52中排队。编码增益调制器/解调器块提供信号发生器块48,50和硬门52之间的双向通信。时间滤波器块56和电平自动增益控制(AGC)块58被应用于FFT块54输出。AGC块58输出用于证明热图数据并且被馈送到上采样(UpSample)块60。上采样块60内插热图以产生更大的图，以努力提高团块检测(BlobDetection)块62的准确度。在一个实施例中，可以使用双线性插值来执行上采样。团块检测块62执行后处理以区分感兴趣的目标。团块检测块62输出被发送到触摸跟踪块64以在感兴趣的目标出现在连续或近端帧中时跟踪感兴趣的目标。还可以将团块检测块62输出部件发送到多芯片接口66以用于多芯片实现。结果从触摸跟踪块64被发送到触摸数据物理接口块70，用于通过QSPI/SPI进行短距离通信。

在一个实施例中，每个通道有一个DAC。在一个实施例中，每个DAC具有信号发射器，其发射由信号发生器感应的信号。在一个实施例中，信号发射器由模拟驱动。在一个实施例中，信号发射器可以是公共发射器。在一个实施例中，信号由信号发生器发送，由系统调度器调度，向DAC提供数字值列表。每次重新启动数字值列表时，发射的信号都具有相同的初始相位。

参考用于频分调制触摸系统中的帧相位同步的方法和设备的框图以及操作图示，在以上描述了本系统和方法。应该理解到，可以通过模拟或数字硬件和计算机程序指令来实现框图或操作说明中的每一个框以及框图或操作说明中的方框的组合。可以将计算机程序指令提供至通用计算机、专用计算机、ASIC，或其他可编程数据处理设备的处理器，以便通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令来实现在框图或操作框所指定的功能/动作。除了上述讨论明确限制之外，在一些替代实现中，在块中指出的功能/动作可以不按照操作说明中指出的顺序发生。例如，并且通常在图3中，如果连续示出的块的执行顺序实际上可以同时或基本上同时执行，或者在可行的情况下，任何块可以相对于其他块以不同的顺序执行，这取决于所涉及的功能/动作。

虽然已经参照优选实施例具体示出和描述了本发明，但本领域内技术人员可以在不背离本发明的精神和范围的情况下在形式上和细节上对本发明作出多种改变。

Claims (30)

1.一种用于使触摸检测器上的一个或多个同时发送的信号的帧与相位同步的方法，所述触摸检测器具有包括“N”行和“M”列的导电材料的矩阵，所述触摸检测器被布置成使得所述矩阵中的所述“N”行中的每一行的路径与所述矩阵中的所述“M”列中的每一列的路径相交，所述触摸检测器还包括与所述“M”列中的至少一列相关联的接收器，以及至少一个信号处理器，所述方法包括：

发送“N”个信号，所述“N”个信号中的每一个被发送在所述矩阵的所述“N”行中的相应行上，所述“N”个信号中的每一个与其他“N”个信号中的每一个频率正交，并且所述“N”个信号中的每一个处于已知的初始相位；

分别从所述矩阵的所述“M”列中的每一列捕获信号的第一帧，在发送步骤开始后的预定时间处开始捕获步骤；

重发所述“N”个信号，所述“N”个信号中的每一个被发送在所述矩阵的“N”行中的相应行上，所述“N”个信号中的每一个的重发处于所述已知的初始相位；和

分别从所述矩阵的所述“M”列中的每一列捕获信号的第二帧，在第二发送步骤开始后的预定时间处开始第二捕获步骤。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述“N”个信号中的每一个的所述已知初始相位是预定的，并且可以与所述“N”个信号的每个其他信号的所述已知初始相位相同或不同。

3.一种用于使触摸检测器上的一个或多个同时发送的信号的帧与相位同步的装置，包括：

行导体和列导体，被布置使得所述行导体的路径与列导体的路径相交；

时钟，具有预定周期性，

信号发射器，适于从第一时间起在所述时钟上的多个间隔中的每一个处同时发起所述行导体上的第一正交信号和第二正交信号的发送，所述第一正交信号和所述第二正交信号中的每一个具有已知的初始相位；

接收器，适于从稍后的时间起在所述多个间隔中的每个间隔处开始在所述列上接收帧；以及

信号处理器，适于确定接收的帧内存在的所述第一正交信号和所述第二正交信号中的每一个的度量。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述第一信号的所述已知初始相位与所述第二信号的所述已知初始相位相同。

5.根据权利要求3所述的装置，其中所述第一信号的所述已知初始相位与所述第二信号的所述已知初始相位不同。

6.根据权利要求3所述的装置，其中所述第一正交信号和所述第二正交信号的所述已知初始相位具有预定的初始相位。

7.根据权利要求3所述的装置，其中所述第一正交信号和所述第二正交信号互相频率正交。

8.一种用于使触摸检测器上的一个或多个同时发送的信号的帧与相位同步的装置，包括：

第一行导体和第二行导体、以及列导体，被布置成使得所述第一行导体和所述第二行导体的路径与所述列导体的路径相交；

时钟，具有预定周期性，

第一信号发射器和第二信号发射器，适于从第一时间起在所述时钟上的多个间隔中的每一个处分别同时发起第一正交信号和第二正交信号在所述第一行导体和所述第二行导体上的发送，所述第一正交信号和所述第二正交信号中的每一个具有已知的初始相位；

接收器，适于从稍后的时间起在所述多个间隔中的每个间隔处开始在所述列上接收帧；以及

信号处理器，适于确定接收的帧内存在的所述第一正交信号和所述第二正交信号中的每一个的度量。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述第一正交信号的所述已知初始相位与所述第二正交信号的所述已知初始相位相同。

10.根据权利要求8所述的装置，其中所述第一正交信号的所述已知初始相位与所述第二正交信号的所述已知初始相位不同。

11.根据权利要求8所述的装置，其中所述第一正交信号和所述第二正交信号具有预定的初始相位。

12.根据权利要求8所述的装置，其中所述第一正交信号和所述第二正交信号互相频率正交。

13.一种用于使触摸检测器上的一个或多个同时发送的信号的帧与相位同步的装置，包括：

包括“N”行和“M”列的导电材料的矩阵，所述矩阵被布置成使得所述矩阵中的所述“N”行中的每一行的路径与所述矩阵中的所述“M”列中的每一列的路径相交；

时钟，具有预定周期性，

“N”个信号发射器，适于从第一时间起在所述时钟上的多个间隔中的每个间隔处同时发起“N”个信号的发送，

所述“N”个信号中的每一个被发送在所述“N”行中的相应行上，

“N”个发送的信号中的每一个与所述“N”个发送的信号中的其他发送信号中的每一个正交，并且

所述“N”个发送的信号中的每一个具有预定的初始相位；

接收器，适于从稍后的时间起在每个间隔处开始在所述列上接收帧；以及

信号处理器，适于确定接收的帧内存在的所述“N”个信号中的每一个的度量。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述信号处理器和所述接收器是同一部件的部分。

15.根据权利要求13所述的装置，其中所述信号处理器和所述接收器不是同一部件的部分。

16.一种用于确定与触摸检测器上的触摸相关的测量的方法，所述触摸检测器具有包括“N”行和“M”列的导电材料的矩阵，所述矩阵被布置成使得所述矩阵中的所述“N”行的路径与所述矩阵中的所述“M”列中的每一列的路径相交，所述触摸检测器还包括与所述“M”列中的至少一列相关联的接收器，所述方法包括：

重复地：

1.发起“N”个信号的发送，所述“N”个信号中的每一个被发送在所述矩阵的所述“N”行中的相应行上，所述“N”个信号中的每一个与其他“N”个信号中的每一个频率正交，并且所述“N”个信号中的每一个处于已知的初始相位；

2.在发起所述发送之后等待预定的时间段，所述预定的时间段至少足以使所述“N”个信号对所述矩阵充电；

3.在第二预定的时间段期间在所述接收器上接收在所述矩阵的所述“M”列中的每一列上存在的信号的帧，接收的步骤在所述预定的时间段后立即开始；并且

对于接收的帧中的至少一些，确定在接收对应帧的时间期间存在于所述矩阵的所述“M”列上的信号的度量。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述“N”个信号中的每一个的所述已知初始相位是预定的，并且可以与所述“N”个信号的其他信号中的每一个的所述已知初始相位相同或不同。

18.一种用于测量跨触摸检测器发送的信号的电平的装置，包括：

至少一个行导体和列导体，布置成使得所述至少一个行导体中的每一个的路径与所述列导体的路径相交；

至少一个信号发射器，适于在所述至少一个行导体上共同发送至少第一正交信号和第二正交信号，所述第一正交信号和所述第二正交信号具有拍频；

接收器，适于以与所述第一正交信号和所述第二正交信号的所述拍频相关的间隔在所述列上接收帧；

信号处理器，适于确定接收的帧内存在的所述第一正交信号和所述第二正交信号中的每一个的度量。

19.根据权利要求18所述的装置，其中所述信号处理器和所述接收器是同一部件的部分。

20.根据权利要求18所述的装置，其中所述信号处理器和所述接收器不是同一部件的部分。

21.根据权利要求18所述的装置，其中所述间隔是所述第一正交信号和所述第二正交信号的拍频的倍数。

22.根据权利要求18所述的装置，其中所述至少一个信号发射器适于在所述至少一个行导体中的一个上发送所述第一正交信号和所述第二正交信号。

23.根据权利要求18所述的装置，其中所述至少一个信号发射器包括第一信号发射器和第二信号发射器，并且所述至少一个行导体包括第一行导体和第二行导体，

所述第一信号发射器适于在所述第一行导体上发送所述第一正交信号，并且

所述第二信号发射器适于在所述第二行导体上发送所述第二正交信号。

24.一种用于测量触摸检测器中的多个正交信号的电平的装置，包括：

包括多行和多列的导电材料的矩阵，被布置成使得所述矩阵的行和列的路径相交；

多个信号发射器，所述多个信号发射器中的每一个适于将多个正交信号中的一个发送到所述矩阵的一行上，

所述多个正交信号的每一个与所述多个正交信号中的其他信号的每一个正交，并且

所述多个正交信号具有拍频，所述拍频具有周期性节拍；

接收器，适于在与所述拍频的所述周期性节拍相关的时间开始在所述矩阵的所述列中的一列上接收帧；

信号处理器，适于确定接收的帧内存在的所述多个正交信号中的每一个的度量。

25.根据权利要求24所述的装置，其中所述信号处理器和所述接收器是同一部件的部分。

26.根据权利要求24所述的装置，其中所述信号处理器和所述接收器不是同一部件的部分。

27.根据权利要求24所述的装置，其中所述接收器进一步适于以与多个正交信号的所述拍频相关的间隔周期性接收帧。

28.一种用于测量跨触摸检测器的导体发送的信号的电平的装置，包括：

第一行导体和第一列导体，被布置使得所述第一行导体的路径与所述第一列导体的路径相交；

时钟，具有预定周期性，

第一信号发射器，适于发起信号的多个时间上分开的发送，在根据所述时钟的一时间处开始信号的每次发送，所述信号具有已知的初始相位；

接收器，适于从列接收帧，所述帧包括所述多个时间上分开的发送中的一个的至少一部分，并且所述接收器适于在根据所述时钟的稍后的时间处开始从所述列接收所述帧，所述时钟上的所述稍后的时间在对应的发送开始时间之后；和

信号处理器，适于确定每个接收的帧内存在的所述第一信号的度量。

29.根据权利要求28所述的装置，其中所述信号处理器和所述接收器是同一部件的部分。

30.根据权利要求28所述的装置，其中所述信号处理器和所述接收器不是同一部件的部分。