[发明专利]一种基于微带滤波器的触摸感应装置和方法

权利要求书

1.一种基于微带滤波器的触摸感应装置，其特征在于，触摸感应装置为微带滤波器结构，微带滤波器包括主通路和设置于主通路上的两对并联谐振分支；

主通路为U型结构金属微带，在U型结构两侧直线段的外侧分别布置有两对朝向相反且对称布置的并联谐振分支；

每对并联谐振分支包括两根不等长的折线金属，折线金属由与主通路连接的竖直段和弯曲的折线段组成，竖直段垂直于主通路布置，两根折线金属在中间位置分别朝两侧弯曲形成折线段；

当物体或手指靠近触摸感应装置时，物体或手指和并联谐振分支的耦合效应电容会增大，从而导致各个并联谐振分支产生的电磁感应透明频带的中心频率、带宽、正向传输系数发生变化。

2.根据权利要求1所述的一种基于微带滤波器的触摸感应装置，其特征在于，微带滤波器的主通路两端与射频测量仪连接，射频测量仪通过对微带滤波器发射信号，使每对并联谐振分支产生一个电磁感应透明频带。

3.根据权利要求1所述的一种基于微带滤波器的触摸感应装置，其特征在于，通过射频测量仪测量微带滤波器的正向传输系数S₂₁。

4.根据权利要求1所述的一种基于微带滤波器的触摸感应装置，其特征在于，每根所述的折线金属的弯曲角度为30～60度。

5.采用权利要求1～4任一所述装置的触摸检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)定义特征矢量V：

特征矢量V用于唯一表示物体靠近或手指触摸装置时，微带滤波器上各个并联谐振分支产生的电磁感应透明频带的中心频率、带宽、正向传输系数发生的变化；

特征矢量V为由三个元素Pf，Pa和Pn组成的1×3的向量，具体为：

p_n＝[1,2],

其中，Pf是原始电磁感应透明频带与实际电磁感应透明频带的中心频率之差；Pa是原始电磁感应透明频带与实际电磁感应透明频带的正向传输系数之差；Pn为并联谐振分支的编号，用于区分不同的电磁感应透明频带；

f₁和f₂分别表示原始电磁感应透明频带和实际电磁感应透明频带的中心频率；h₁和h₂分别表示原始电磁感应透明频带和实际电磁感应透明频带的正向传输系数；

h是正向传输系数S21的值；

2)构建幅度谱和相位谱：

2.1)将触摸感应装置所在平面进行网格化，用正方形网格进行平面分割；

2.2)将特征向量V中的元素Pf和Pa组成复数Pf+jPa，测量每个网格中心点有手指触摸或者物体靠近时特征向量V对应复数的幅度与相位：

幅度为相位为

2.3)对于每个电磁感应透明频带：根据所有网格测量的幅度与相位分别绘制得到幅度谱和相位谱；

3)测量手指与触摸感应装置所在平面接触时接触面中心的位置：

当手指触摸平面时，测量微带滤波器的正向传输系数S₂₁，根据正向传输系数S21计算两个电磁感应透明频带的特征向量V_p1和V_p2，并计算特征向量V_p1和V_p2的幅度和相位；

对于同一个电磁感应透明频带，在步骤2.3)的幅度谱和相位谱中分别寻找与特征向量V_p1的幅度值和相位值最接近的网格中心点P1和P2，在步骤2.3)的幅度谱和相位谱中分别寻找与特征向量V_p2的幅度值和相位值最接近的网格中心点P3和P4；在平面上寻找与P1,P2,P3,P4的欧式距离最小的点作为手指的预测位置，即手指与触摸感应装置所在平面接触时接触面中心的位置。

6.根据权利要求5所述的触摸检测方法，其特征在于，所述步骤1)中，原始电磁感应透明频带为没有物体靠近或手指触摸时并联谐振分支产生的电磁感应透明频带；实际电磁感应透明频带为物体靠近或手指触摸装置时并联谐振分支产生的电磁感应透明频带。