[发明专利]一种基于微带滤波器的触摸感应装置和方法

说明书

本发明公开了一种基于微带滤波器的触摸感应装置和方法。该装置为与射频测量仪连接的微带滤波器结构，主通路为具有两对并联谐振分支的U型结构金属微带，金属微带上的每对并联谐振分支都由不等长的折线金属结构组成；每对并联谐振分支使得射频传输信号产生一个电磁感应透明频带；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，导致各个并联谐振分支产生的电磁感应透明频带特征会发生固定趋势的变化，这些变化以信号特征矢量的形式来和触摸位置进行对应，以此来进行触摸定位。本发明有助于电路传输传感的一体化，在可穿戴设备交互或物联网传感等方面具有很好的应用价值。

技术领域

本发明属于传感交互技术领域，尤其涉及一种基于微带滤波器的触摸感应装置和方法。

背景技术

手势识别是人机交互的热点领域，该技术利用传感器捕获手势动作，并对其进行实时的识别，已广泛应用在智能家居、手语翻译以及游戏交互等领域。实现手势识别的方法大致可分为两种，基于计算机视觉识别技术和基于传感器的手势识别技术。

基于计算机视觉的识别技术需要通过高速摄像头识别用户手指的触碰和运动，存在结构复杂，成本高昂，应用场景有限等缺点。而基于传感器识别的手势识别首先需要通过传感器对手指触摸进行感知，如通过电容屏，电阻屏、声波屏和红外屏等触摸感应屏幕识别手指位置变化，再通过机器学习等手段识别用户的手部动作。作为触摸传感器，电容、电阻屏、声波屏存在成本高，光透过率低的缺点，而红外屏虽然成本低，但存在识别准确率低，易受强光影响的特点。

发明内容

为了克服现有技术中的不足和缺陷，本发明提供了一种新型的基于射频信号和微带结构的触摸感应装置和方法，具有检测精度高，结构简单，成本低的特点。

本发明采取的技术方案是：

一、一种基于微带滤波器的触摸感应装置

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，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。

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。

两对并联谐振分支的电磁感应透明中心频率为距离较远的两个频点。

每对并联谐振分支由两个并联开路分支组成。

通过射频测量仪测量微带滤波器的正向传输系数S₂₁。

每根所述的折线金属的弯曲角度为30～60度。

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。

微带滤波器的正向传输系数S₂₁通过下述公式计算得到：

其中，Z₀为金属微带线的特征阻抗；A，B，C，D分别为微带滤波器的传输矩阵参数，微带滤波器的传输矩阵为：

其中，为微带滤波器中串联的微带线的传输矩阵：

其中，为微带滤波器中并联开路分支的传输矩阵：