[发明专利]电磁笔、电磁触控接收装置以及两者组成的无线通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及电磁触控技术，特别涉及电磁笔、电磁触控接收装置以及两者组成的无线通信系统。

背景技术

触控技术在很多产品中作为输入控制使用。随着智能手机，平板电脑的普及，触控技术的应用更加广泛。这些设备因为便携性，设备尺寸的限制等等通常不会有外置的键盘鼠标等输入设备。触控输入作为一种自然方便的输入方法具有强大的吸引力。触控输入技术也有多种分类，其中触控笔输入是一个重要的应用。利用触控笔，用户可以在设备上直接进行手写输入，还可以模拟鼠标操作等。触控笔输入设备通常采用基于电磁辐射的技术。如图1所示，在智能手机，平板电脑，手写板等设备中，植入了专门用于接收电磁信号的天线阵列。在使用时，触控笔发出某种形式的电磁信号，在触控面板接收端，通过检测这些天线上的接收信号，可以判读触控笔的位置等信息，达到书写的效果。

电磁感应触控技术分为两大类，一为被动式，又称为无电池笔技术，Wacom主导市场，拥有该技术的基础专利；被动式电磁感测的电磁笔内不需装电池而有共振电路，电磁触控接收装置经由天线发射交流的电磁场，电磁笔接收交流电磁场的能量并储存起来，接著由电磁笔发射电磁讯号回电磁触控接收装置；电磁触控接收装置和电磁笔均具有双向天线。该技术缺点为能量转换效率低于1/200，耗电较大。二为主动式，电磁笔需要置入电池，发射讯号。电磁笔的体积、重量受限于电池大小，也可采用充电锂电池。其基础技术专利为摩根触控所拥有。在主动式电磁触控中，电磁笔会主动发射特定频率的电磁讯号至电磁触控接收装置上的天线阵列，电磁触控接收装置接收讯号并传递给主控IC进行处理和运算，得出电磁笔的位置和笔压压力，以实现触摸操作。在该方案下，电磁笔只需要发射讯号，电磁触控接收装置不需要发射电磁讯号，只需要接收讯号。比较主动式与被动式，主动式在省电、感测距离和杂讯、纪录率方面较有优势，被动式则在方便性和笔的重量上具优势。

现有主动式电磁触控方案中，电磁笔所传输的通常是单频或连续扫频信号，电磁触控接收装置只能通过检测接收信号的强度以及频率信息，确定电磁笔需要传递的有效信息。而频率的变化比较单调，仅随笔压近似线性变化，所以传递的信息量很小。此外，目前电磁笔发射的信号的频率采用模拟调制，其抗干扰和接收性能都比较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁笔、电磁触控接收装置以及两者组成的无线通信系统，使得电磁笔与电磁触控接收装置之间可以进行丰富的信息传递。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种电磁笔，包含：数据输入模块、组帧模块、调制模块和天线；

所述数据输入模块采集有用信号；

所述组帧模块将所述有用信号组成由帧头和帧体组成的数据帧；其中，所述有用信号携带在所述帧体内；

所述调制模块对所述数据帧内的每比特的数据流进行调制；

所述天线发射电磁波，将已进行频率调制的数据流发送给电磁触控接收装置。

本发明的实施方式还提供了一种电磁触控接收装置，包含：天线阵列、带通滤波器、模数转换器、数字信号预处理模块、数字解调模块、位同步判决模块、帧同步模块、解帧模块和数据输出模块；

所述带通滤波器对通过天线阵列接收的电磁笔发射的电磁信号进行滤波；

所述模数转换器将滤波后的信号转换成数字信号；

所述数字信号预处理模块对所述数字信号进行下变频、降速率和滤波，得到基带信号；

所述数字解调模块对所述基带信号进行解调；

所述位同步判决模块对解调输出的信号进行位同步，并进行判决输出；

所述帧同步模块在所述位同步模块输出的比特数据流中搜索帧头；

所述解帧模块在帧同步完成之后，进行解帧，得到比特数据流；

所述数据输出模块将所述解帧得到的比特数据流输出。

本发明的实施方式还提供了一种电磁笔和电磁触控接收装置组成的无线通信系统，包含：上述电磁笔和上述电磁触控接收装置。