CN1512302A - 一种手写输入装置的高频信号发射接收方法 - Google Patents

Abstract

一种用于手写输入装置的高频信号发射接收方法涉及用于计算机进行手写录入，属于计算机外围设备。这种方法主要是用于信号的发送和接收，采用的是手写笔中谐振回路的谐振频率相同频率的高频信号和高频方波频率的奇数分之一的频率(相对低频)相互交替变化的方法进行发射和接收，使在手写笔中的谐振回路中的谐振振幅保持较大，增强了手写笔的信号强度，增加信噪比，从而降低信号的抖动和改善手写笔笔迹的流畅性。

Description

一种手写输入装置的高频信号发射接收方法

技术领域

本发明涉及计算机手写输入装置的高频信号发射接收方法，属于计算机外围设备。

背景技术

现在计算机手写输入产品种类很多，其中以手写笔为主导，种类有有线手写板、无线手写板、有线压感手写板、无线压感手写板以及无线无源压感手写板等。现应用最为看好的是电磁式的无线无源的手写板，目前以日本的WACOM公司的技术最具代表性，它的信号发送的主要特点是：由手写板中的发射线圈先发射一个时间片段的电磁波，此电磁波的频率与手写笔笔体中线圈的谐振频率相同，这样使得笔体中的LC电路谐振起来，然后手写板中的发射线圈停止发送，切换至接收状态，而手写笔笔体中的LC电路会由于谐振产生一个振荡并逐渐衰减，由手写板中的接收线圈接收下来，并通过放大和滤波电路把信号提取出来，经过计算求得在平面内的XY坐标位置和相应的压力感应。这种方法具有一定的特点，但也有一个不足之处：就是手写板与笔之间的信号是交替发送和接受的，这样就在一个时间段中所产生的信号量减少，信息量不够丰富，信噪比较低，笔迹也有较大的抖动现象。在此之前，本发明申请人也提出过一种解决方案，其申请号为：02117257.9，名称为“用于计算机录入的无线、无源手写板”的专利申请，就是一种较好的解决方法，但此方法还有待完善之处：手写板所能够接收的信号不够强，易产生笔迹的抖动。

发明内容

为了解决上述的信噪比较低和笔迹易产生抖动的问题，本发明提供一种解决的方法，这种方法能够使笔的信噪比增强，使笔迹的抖动现象得到很好的改善。

本发明解决问题的方法为：采用手写板先以与手写笔中谐振回路的谐振频率相同的高频方波发射信号，在手写笔中的谐振回路中产生相应谐振，并保持使手写笔中谐振回路产生的谐振波的振幅达到稳定，之后手写板发射电路再以原来高频方波频率的奇数分之一的频率(相对低频)发射，并开始接收，这时手写笔的谐振回路振荡的是发射频率的奇数倍谐波，受到的激励要小于高频发射时的激励，手写笔中谐振回路产生的谐振波的振幅会逐渐衰减，当接收完毕后，手写板又以与手写笔中谐振回路的谐振频率相同频率的高频方波进行发射，以此交替进行。

本发明的优点和效果是：这种用高频和高频方波频率的奇数分之一的频率(相对低率)的方式交替发射的方法，与原来单纯用单一频率的方法相比，优点在于增强了手写笔中的谐振回路产生的谐振波的振幅，因为在发射幅度一定的情况下，发射频率与谐振频率相同时，谐振回路感应的电磁幅度最大，因此增加信噪比，从而减小手写轨迹的抖动，改善了手写笔迹的流畅性。

附图说明

图1是一种手写输入装置的高频信号发射接收方法的电路原理图。1为手写笔部分，2为手写板部分。

图2是一种手写输入装置的高频信号发射接收方法的电磁波波形图。

具体实施方法

下面结合附图和实施例来对本发明进一步说明。

图1中(1)部分为手写装置中手写笔部分，(2)为手写装置的手写板部分。手写笔部分(1)中主要是由电容、电感构成的谐振电路，它的谐振频率与手写板的发射频率相同，手写板部分(2)中主要由MCU、发射接收电路、放大电路、消峰电路、相角幅值检测电路和积分电路构成。

手写装置现有的主要种类为手写板，而现在无源无线手写板的主要工作原理是：一般由MCU产生信号源，通过发射装置(天线)发送出去，由手写笔的谐振电路接收到，并产生相应的电磁谐振信号，可由手写板部分(2)中相应的接收电路接收到，由于接收电路由在X、Y平面内均匀分布的接收线圈组成，所以通过不同的选通，以及放大、消峰、相角幅值和积分处理，经MCU得出相应笔的轨迹和书写时压力的大小。

但是在实际的书写过程中，由于内部、外部的各种干扰及不稳定因素，使得信号在传输和处理过程当中产生误差，也称作噪音，以至经过处理出来的笔迹呈现抖动的现象，在电磁信号的表现上也表现为噪声，为了减小手写轨迹的抖动，需要增加信噪比，常采取的办法是降低噪声和增强信号。本发明就是增强信号。

如图1和2所示，在正常工作时，在手写笔部分(1)接收信号之前，手写板部分(2)中MCU先产生高频的方波，并经过发射电路发射，手写笔部分(1)中电感电容组成的谐振回路的谐振频率等于或近似等于此时的发射频率，因此在手写笔部分(1)中的接收回路中就产生谐振，此时，手写板部分(2)中的高频方波发射的时间将持续一个时间片段，使手写笔部分(1)中谐振回路产生的谐振波的振幅达到最大和稳定。当进入手写板部分(2)开始接收阶段时，手写板部分(2)再以原来高频方波频率相对低频的奇数分之一的频率发射，这时手写笔部分(1)的谐振回路的感应的是发射频率的奇数倍谐波，受到的激励要小于前一阶段高频发射时的激励，所以手写笔部分(1)中谐振回路产生的谐振波的振幅会逐渐衰减，发射和接收的波形如图2所示，根据傅利叶变换可知，方波中含有奇数倍频率的高次谐波，而手写笔部分(1)里的电阻电容所构成的谐振频率就是它的奇数倍，这样，手写笔部分(1)中的谐振线圈感应到手写板部分(2)上线圈发出的方波中的高次谐波，就会产生谐振；谐振信号被手写板部分(2)的接收线圈收到后，经过放大电路放大，再由乘法电路把信号分解成幅值和相角，具体方法是把接收的信号与频率相同相位相同的方波相乘得到幅值的平方，把接收的信号与频率相同相位差90°的方波相乘得到相角的平方；最后把幅值和相角通过A/D转换输入CPU，其中幅值对应于X、Y坐标位置，相角与手写笔的压力成正比。当笔尖压下的时候，笔中的电感量发生变化，导致笔谐振的相位发生偏移，这样，测出这个相角，就可以得出当时笔的压力。在接收过程完成后，即再次进入到发射阶段，手写板部分(2)又以高频方波进行发射，手写笔中谐振回路产生的谐振波的振幅会逐渐增强，一直达到稳定，以后以此方法交替进行，上述相应的信号可由手写板部分(2)中相应的接收电路接收到，接收电路由在X、Y平面内均匀分布的接收线圈接收。实际，在手写板部分(2)中的发射和接收线圈分别为两个独立的线圈，通过线圈不同的选通，以及放大、消峰、相角幅值和积分等部分的处理，再经MCU得出相应笔的轨迹和书写时压力的大小。

这种用手写笔中谐振回路的谐振频率相同频率的高频信号和高频方波频率的奇数分之一的频率(相对低频)的交替发射的方法与原来单纯用一种频率方法相比，优点在于增强了手写笔部分(1)中的谐振回路产生的谐振波的振幅，因此增加了手写板部分(2)的接收信号的信噪比，从而减小手写轨迹的抖动。

Claims (3)

1、一种手写输入装置的高频信号发射接收方法，主要由手写笔部分(1)和手写板部分(2)组成，手写笔部分(1)主要是由电容、电感组成的谐振电路，无电源，手写笔部分(1)与手写板部分(2)之间没有任何连线，手写板部分(2)主要由MCU和发射接收电路和放大、幅值、相角、积分电路组成，其特征是：手写板部分(2)的电磁波信号先以高频方波发射信号，在手写笔部分(1)中的谐振回路中产生相应谐振，并保持使手写笔部分(1)中谐振回路产生的谐振波的振幅达到稳定，之后手写板部分(2)发射电路再以原来高频方波频率相对低频的奇数分之一的频率发射，这时手写笔部分(1)的谐振回路感应是发射频率的奇数分之一倍谐波，手写板部分(2)开始接收由手写笔部分(1)所产生的谐振信号，手写笔部分(1)中谐振回路产生的谐振波的振幅会逐渐衰减，当手写板部分(2)接受完毕后，手写板部分(2)又以高频方波发射至手写笔部分(1)并产生谐振，以此交替进行。

2、据权利要求1所述一种手写输入装置的高频信号发射接收方法，其特征是：在手写板部分(2)中的发射和接收电路分别为两个线圈，由手写笔部分(1)所产生的谐振信号由手写板部分(2)接收电路在X、Y平面内均匀分布的接收线圈接收，再通过不同的选通，得出不同的位置。

3、根据权利要求1所述一种手写输入装置的高频信号发射接收方法，其特征是：手写板部分(2)中分别依次有接收、放大、消峰以及相角、幅值、积分和MCU处理器等各部分电路。

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