CN116700531A - 主动笔和由主动笔执行的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了主动笔和由主动笔执行的方法。主动笔包括触摸传感器、接收器和信号处理单元。触摸传感器沿与笔壳外表面的预设持笔区域相对应的至少一部分笔壳内表面区域设置，其中触摸传感器与笔壳绝缘，并且在外部操作体触摸预设持笔区域而且触碰到触控面板时，触控面板发送的上行链路信号经由外部操作体耦合至所述笔壳，作为上行链路干扰信号；接收器用于从触控面板接收UL信号；信号处理单元用于：生成用于对UL干扰信号进行补偿的补偿信号，并获取基于补偿信号和UL干扰信号生成的经补偿干扰信号；基于所接收的UL信号和经补偿干扰信号来生成待处理UL信号；以及基于待处理UL信号获取上行链路信息。

Description

主动笔和由主动笔执行的方法
技术领域
本公开涉及触控技术领域，更具体地，涉及一种主动笔和由主动笔执行的方法。
背景技术
随着人机接口的发展，人们开始使用电子装置的输入接口进行笔写输入、绘画等动作，因此各类被动笔/主动笔产品应运而生，而电子装置(例如，触控显示装置)中的显示面板与驱动电路也通常搭配对应的与被动笔/主动笔交互的功能。电子装置例如是移动电话、平板电脑、计算机、个人数字助理(PDA)等等。
目前市面上的主动笔具备了双向沟通的功能，主动笔与触控面板(或触控显示面板)可通过上行/下行链路(Uplink/Downlink，UL/DL)信号双向沟通，提供给使用者更多的支持与便利性。主动笔提供的双向沟通例如包括由驱动电路(以触控与显示驱动器集成(TDDI)芯片为例)发送UL信号以及由主动笔发送DL信号。UL信号携带TDDI芯片欲传送给主动笔的指令(其可能经过编码)。DL信号由主动笔基于所接收的UL信号产生，并携带主动笔欲传送给TDDI芯片的指令(其可能经过编码)。UL信号携带的指令(其可能经过编码)可以包括厂商代码、主动笔应采用的DL时序、主动笔发送DL信号的频率、主动笔的操作模式等等信息。
因此，保证主动笔与驱动电路之间能够进行正常的双向沟通对于主动笔的功能实现是很重要的。
发明内容
根据本申请的一方面，提供了一种主动笔，该主动笔包括：触摸传感器，设置在所述主动笔内且沿所述主动笔的笔壳的至少一部分内表面区域设置，所述至少一部分内表面区域与所述笔壳的外表面的预设持笔区域相对应，其中所述触摸传感器与所述笔壳绝缘，并且在外部操作体触摸所述预设持笔区域而且所述外部操作体触碰到触控面板时，所述触控面板发送的上行链路信号经由所述外部操作体耦合至所述笔壳，作为上行链路干扰信号；接收器，用于从所述触控面板接收所述上行链路信号；信号处理单元，用于：生成用于对所述上行链路干扰信号进行补偿的补偿信号，并获取基于所述补偿信号和所述上行链路干扰信号生成的经补偿干扰信号；基于所接收的上行链路信号和所述经补偿干扰信号来生成待处理上行链路信号；以及基于所述待处理上行链路信号得到上行链路信息。
根据本申请的另一方面，还提供了一种由主动笔执行的方法，所述主动笔包括触摸传感器，设置在所述主动笔内且沿所述主动笔的笔壳的至少一部分内表面区域设置，所述至少一部分内表面区域与所述笔壳的外表面的预设持笔区域相对应，其中所述触摸传感器与所述笔壳绝缘，并且在外部操作体触摸所述预设持笔区域而且所述外部操作体触碰到触控面板时，触控面板发送的上行链路信号经由所述外部操作体耦合至所述笔壳，作为上行链路干扰信号。所述方法包括：从触控面板接收上行链路信号；生成用于对所述上行链路干扰信号进行补偿的补偿信号，并获取基于所述补偿信号和所述上行链路干扰信号生成的经补偿干扰信号；以及基于所接收的上行链路信号和所述经补偿干扰信号来生成待处理上行链路信号；基于所述待处理上行链路信号得到上行链路信息。
在本申请的实施例中，通过生成补偿信号并将其传递至主动笔内的触摸传感器的触摸感测电极，可以降低通过外部操作体(例如用户的手掌等)耦合至主动笔的笔壳的UL信号所造成的干扰，以增强主动笔实际接收的上行链路信号的强度，而无需对触控面板的驱动方式进行修改，因此在主动笔上行链路传输时段(主动笔从触控面板接收上行链路信号)中触控面板上的全部触摸感测电极均可以发送上行链路信号，也提高了主动笔实际接收到上行链路信号的强度。
附图说明
图1示出了现有的电容式主动笔与触控面板(或触控显示面板)进行双向沟通的示意图。
图2A-2C示意性地示出了当使用者的一些身体部位触碰触控面板时对主动笔实际接收到的UL信号的强度(或电压值或振幅)的影响的示意图。
图3A-3C示意性地示出了当使用者的手掌触碰触控面板时主动笔实际接收到的UL信号的波形的示意图。
图4示出了根据本申请的实施例的主动笔的电路结构示意图。
图5示出了触摸传感器的设置位置的示意图。
图6-8分别示出了在补偿信号为直流电压信号或者反相信号的情况下的各个相关信号的波形示意图。
图9示出了根据本申请实施例的信号处理单元的一种示例结构。
图10在图9的基础上示出了信号处理单元中的处理电路的更多细节。
图11示出了根据本申请实施例的图9-10中的补偿信号生成电路的一种示例结构。
图12示出了根据本申请实施例的图9-10中的补偿信号生成电路的另一种示例结构。
图13示出了根据本申请实施例的由主动笔执行的方法的流程图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。单数形式的表达可包括复数形式的表达，复数形式的表达也可包括单数形式的表达，除非上下文中清楚地定义。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的组件或者对象涵盖出现在该词后面列举的组件或者对象及其等同，而不排除其他组件或者对象。
此外，具有相同参考标号的元件/组件/步骤表示图式和实施例中的相同或类似部分。在不同实施例中具有相同参考标号的元件/组件/步骤可参考相关描述。
图1示出了现有的电容式主动笔与触控面板(或触控显示面板)进行双向沟通的示意图。
在图1中，触控面板的触摸感测电极(图中实线矩形框内的灰色区域)发送上行链路信号(uplink信号，简称为UL信号)给主动笔的接收器电路Rx(未示出，一般位于主动笔的笔头附近)以进行配对(Pairing)通讯。该UL信号由触控面板的驱动电路经由触控面板发送到主动笔。在配对成功后，主动笔由发送器电路Tx(未示出，一般位于主动笔的笔头)发送下行链路信号(downlink信号，简称为DL信号)给触控面板以提供给驱动电路作为报点(回报触碰位置)。当主动笔靠近或接触触控面板时，主动笔接收到UL信号并做出响应行为，例如主动笔模式切换与频率设定。
然而，在触控面板尺寸逐渐增大的情况下，以外部操作体为使用者的手为例，除了主动笔的笔尖之外，使用者一些身体部位(例如，持笔手的手掌或手腕、非持笔手的手掌或手指)更容易同时触碰该触控面板。基于人体为导体的物理特性，当使用者使用主动笔时，电子装置中的驱动电路(例如TDDI芯片)通过触控面板的触摸感测电极发送的UL信号不仅会由主动笔的接收器电路Rx接收，还会被使用者的其他人体部位接收并被传送到主动笔的笔壳(或称笔杆)，而笔壳与主动笔内部的信号处理单元的***地(或称参考地)共地，即笔壳可以作为信号处理单元的***地。对于主动笔内的接收器电路Rx接收到的UL信号(PanelUL)来说，通过人体耦合至主动笔内信号处理单元的***地的UL信号(BodyUL，又简称:通过人体耦合至主动笔的UL信号，并且在后文为了便于描述其强度或者振幅或者电压值也表示为BodyUL)是干扰信号。换言之，主动笔的信号处理单元实际接收到的UL信号(PenUL，又简称:主动笔实际接收到的UL信号，并且在后文为了便于描述其强度或者振幅或者电压值也表示为PenUL)的强度等效上是通过触控面板的触摸感测电极发送的UL信号(PanelUL)的强度(也表示为PanelUL)减去通过人体耦合至主动笔的UL信号(BodyUL)的强度，以公式描述为：PenUL＝PanelUL–BodyUL。人体耦合效应若严重可能使UL传输中断，导致主动笔无法发出DL信号，结果是主动笔书写效果低落，例如画线断线或断点。
在本申请的上下文中，UL信号、UL干扰信号或者经补偿干扰信号等等的强度与这些信号的电压值和振幅正相关，因此它们可以互换使用。
图2A-2C示意性地示出了当使用者的一些身体部位触碰到触控面板时对主动笔实际接收到的UL信号的强度的影响的示意图。
如图2A所示，当使用者的非持笔手以及持笔手未靠近或接触(统称为触碰)触控面板时，即最佳情况，主动笔实际接收到的UL信号的强度(标示为PenUL)基本与通过触摸感测电极发送的UL信号的强度(标示为PanelUL)相同。
如图2B所示，当使用者的持笔手的一部分手掌靠近或接触(统称为触碰)触控面板时，即正常情况，由于通过触控面板的触摸感测电极发送的UL信号不仅会由主动笔笔头接收，还会被使用者的手掌接收并被传送到主动笔的笔壳(与信号处理单元的***地共地)，因此主动笔实际接收到的UL信号的强度为通过触摸感测电极发送的UL信号的强度与经由手掌接收的UL信号(简称为UL干扰信号，标示为BodyUL)的强度的差值，即主动笔实际接收到的UL信号(PenUL)的强度将会被降低。
此外，如图2C所示，使用者的非持笔手也可能接触到或靠近触控面板，即最差情况，从而也会进一步降低主动笔实际接收到的UL信号的强度。
图3A-3C示意性地示出了当使用者的手掌触碰触控面板时主动笔实际接收到的UL信号的波形的示意图。
图3A是使用者的持笔手的手掌小面积地触碰触控面板并持笔书写时的UL信号的波形，可知在此情境下，UL干扰信号BodyUL的存在使得主动笔实际接收到的UL信号PenUL的强度(示为电压值或振幅)降低。
图3B是使用者的持笔手的手掌大面积地触碰触控面板并持笔书写时的UL信号的波形，在此情境下，UL干扰信号BodyUL的强度(示为电压值或振幅)提高而动笔实际接收到的UL信号PenUL的强度变更低。
图3C是使用者的持笔手的手掌大面积地触碰面板并且非持笔手也触碰面板时的UL信号的波形，在此情境下主动笔实际接收到的UL信号PenUL的强度(示为电压值或振幅)可能接近零，主动笔无法正确接收UL信号中的指令也就无法产生DL信号，从而触控面板无法正常显示主动笔书写轨迹。
为了克服以上问题，在本申请的一些实施例中，可以从触控面板的角度出发，根据在触控面板上的主动笔笔尖触碰位置和人体触碰位置对触控面板进行分区，并向不同区域中的触摸感测电极发送不同的信号。例如，通过对人体触碰区域内的触摸感测电极发送直流电压信号，而向主动笔笔尖触碰位置对应的区域内的触摸感测电极发送UL信号，从而主动笔笔尖触碰位置对应的区域内的触摸感测电极可以向主动笔发送UL信号。这样，也可以降低UL干扰信号BodyUL的强度，从而可以提高主动笔实际接收到的UL信号PenUL的强度。
然而，触控面板中的走线/触摸感测电极(公共电极块)/栅极线/源极线等之间相互耦合的寄生电容复杂，故分区输出UL信号难使主动笔接收到最大强度的UL信号，还可能造成触控面板上不同区域的显示像素的公共电极(Vcom)电压不一致，导致开关误动作而显示效果异常等等。
因此，本申请的实施例还提出了一种针对主动笔的改进方案，在主动笔端降低通过外部操作体(例如手掌等)耦合至主动笔的笔壳的UL信号所造成的干扰从而增强主动笔实际接收到的UL信号的强度，而无需对触控面板的驱动方式进行修改。此外，对于以显示像素的公共电极块作为触摸感测电极的触控显示面板来说，不需要在触控显示面板上分区发送UL信号，触控显示面板端可以采用UL信号全驱方式，也就是在主动笔UL传输时段中通过触控显示面板上的全部触摸感测电极发送UL信号，进一步提高主动笔实际接收到的UL信号的强度。主动笔实际接收到的UL信号的强度可以与发送UL信号的触摸感测电极的数量相关联，因为发送UL信号的触摸感测电极的数量越多，则主动笔从其接收UL信号的目标触摸感测电极越小可能性需要基于电容耦合效应而向相邻的触摸感测电极提供电能，因此可以保证该目标触摸感测电极发送的UL信号的强度。
图4示出了根据本申请的实施例的主动笔的电路结构示意图。
如图4所示，主动笔40包括触摸传感器41、接收器42和信号处理单元43。
如图4所示，触摸传感器41可以设置在所述主动笔内且沿所述主动笔的笔壳的至少一部分内表面区域设置，其中该至少一部分内表面区域与在所述笔壳的外表面的预设持笔区域相对应，其中所述触摸传感器41与所述笔壳绝缘。预设持笔区域供外部操作体(例如，人手等)持笔，预设持笔区域可以是外部操作体持笔时经常或普遍触碰的位置所在区域，因此外部操作体的持笔位置位于预设持笔区域内任何位置。例如，预设持笔区域可以覆盖笔壳的整个外表面或者笔壳的部分外表面。
例如，图5示出了触摸传感器41的设置位置的示意图。在人手持笔时人手经常或普遍会接触到笔壳外表面的一个区域内的位置，这样的区域即是本申请中的预设持笔区域，如图5中以灰色示出的。图5示出了触摸传感器41的展开示意图和主动笔关于触摸传感器41的截面图(A-A’)。可见，触摸传感器41所在的笔壳内的部分内表面区域与该预设持笔区域都环绕笔壳横截面圆周的一部分，当然，也可以环绕笔壳横截面的整个圆周。可选地，触摸传感器41可以包括多个触摸感测电极TE，并且基于导体材质例如软性电路板来制成，以便设置在主动笔的内部且沿所述笔壳的该至少一部分内表面区域设置。
接收器42用于从触控面板接收上行链路(UL)信号。接收器可以是接收天线，例如设置在主动笔的笔尖附近。例如，触控面板可以是电子装置中的触控面板或者触控显示面板，并且包括多个触摸感测电极。驱动电路(例如，TDDI芯片)可以向触控面板上的多个触摸感测电极发送UL信号，从而UL信号通过触控面板上的该多个触摸感测电极被发送至主动笔。主动笔的接收器42可以接收到该UL信号。
触摸传感器41与笔壳绝缘，并且在外部操作体触摸所述预设持笔区域而且所述外部操作体触碰到触控面板时，触控面板发送的上行链路信号经由所述外部操作体(例如，人体等效电容)耦合至所述笔壳，作为上行链路干扰信号。
信号处理单元43的***地(或参考地)与所述主动笔40的笔壳共地，例如，后续生成的补偿信号可以以该***地为参考。信号处理单元43可以用于：生成用于对UL干扰信号(BodyUL)进行补偿的补偿信号，并获取基于所述补偿信号和所述UL干扰信号生成的经补偿干扰信号(BodyUL_NEW)；基于所接收的UL信号(PanelUL)和所述经补偿干扰信号(BodyUL_NEW)来生成待处理UL信号(PenUL_NEW)。然后，信号处理单元43还可以基于该待处理UL信号(PenUL_NEW)获得UL信息。例如，根据需要，信号处理单元43可以解码该待处理UL信号(PenUL_NEW)，以进一步取得UL信息。可选地，所述UL信息可以被用于指导下行链路信号的生成。
也就是说，在本申请的实施例中，为了降低通过外部操作体(例如人体)耦合至主动笔的笔壳的UL信号(BodyUL)对主动笔实际接收到的UL信号(PenUL)的干扰，在与笔壳外表面的预设持笔区域相对地在笔壳内表面布置触摸传感器并在触摸传感器上施加补偿信号。根据本公开实施例，基于电容耦合效应，通过人体等效电容耦合至主动笔的笔壳的UL干扰信号(BodyUL)会在触摸传感器上形成耦合干扰信号(其强度基本上接近UL干扰信号(BodyUL)的强度，或可能因为耦合作用使得强度稍小于UL干扰信号的强度)，并且在同时间信号处理单元提供补偿信号至触摸传感器，这样可以在触摸传感器处形成具有较低强度(相比于UL干扰信号BodyUL)的经补偿干扰信号，用于与所接收的UL信号的强度相减，从而增强了主动笔实际接收的UL信号的强度。具体地，根据本公开实施例，在信号处理单元43中，UL干扰信号(BodyUL)可以经由所述笔壳和所述触摸传感器之间的电容耦合效应被传递到所述触摸传感器41，作为耦合干扰信号，并且补偿信号也由所述信号处理单元43提供至所述触摸传感器41，从而所述耦合干扰信号和所述补偿信号在所述触摸传感器41处形成所述经补偿干扰信号。所述信号处理单元43从所述触摸传感器41获取所述经补偿干扰信号(BodyUL_NEW)。
由于触摸传感器包括多个触摸感测电极，并且每次持笔位置可能不同，即持笔位置可能在该多个触摸感测电极中的任何触摸感测电极处，因此该多个触摸感测电极都需要被施加补偿信号。另外，在外部操作体持笔时，每个触摸感测电极处会产生经补偿干扰信号(如前面所述由补偿信号和耦合干扰信号组合得到)，由于未有触摸的触摸感测电极(一般数量小于有触摸的触摸感测电极)处无耦合干扰信号或较小耦合干扰信号，故当前持笔位置对应的触摸感测电极处的经补偿干扰信号的振幅可能稍小于其他未有触摸的触摸感测电极处的经补偿干扰信号的振幅。然后，可以将该多个触摸感测电极的所有经补偿干扰信号组合成一个信号(例如，可以将该多个触摸感测电极连接到同一条导线以输出该一个信号，这些经补偿干扰信号的振幅被平均，作为组合得到的信号的振幅)，作为最终输入到信号处理单元43的经补偿干扰信号。
信号处理单元43可以用硬件电路、软件或其组合来实现，例如可以包括多个逻辑和/或电路组件，以实现信号处理的功能，其具体的示例结构将在后文详细描述。
可选地，补偿信号可以包括直流电压信号，或者，补偿信号可以包括基于UL信号产生的与该UL信号相位相反的信号(该UL信号的反相信号，也简称为反相信号)。其中，该直流电压信号和该反相信号作为补偿信号，可以用于在触摸传感器41处形成强度(例如，振幅)较所述UL干扰信号的强度(例如，振幅)更小的所述经补偿干扰信号。
图6-8分别示出了在补偿信号为直流电压信号或者反相信号的情况下的各个相关信号的波形示意图。图6-8都是以图2C或图3C中所示出的UL干扰信号过大从而导致主动笔实际接收到的UL信号强度过低为例进行了示例性说明。
图6对应补偿信号为直流电压信号的情况。
如图6所示，具有较大振幅的UL干扰信号(BodyUL)会被耦合到触摸传感器(得到振幅基本相同的耦合干扰信号(振幅也表示为BodyUL))，并且经过与直流电压信号(例如，0V)进行组合后，会在触摸传感器处生成一个经补偿干扰信号(BodyUL_NEW)，其振幅相对于UL干扰信号(BodyUL)而降低，因此可知主动笔实际接收的UL信号的振幅增加，即PenUL_NEW(增加)＝PanelUL–BodyUL_NEW(减少)。应注意的是，耦合至主动笔的笔壳的UL干扰信号BodyUL(以及进一步耦合到触摸传感器的耦合干扰信号)实际上是非理想方波信号，图6为了便于说明而将UL干扰信号BodyUL示出为方波信号，而在实际中可能有电容耦合效应导致的充放电过程存在，并且其驱动能力较低。作为补偿信号的直流电压信号被施加到触摸传感器的各个触摸感测电极，可以抑制耦合至触摸感测电极的其他信号(包括如上所述的耦合干扰信号)，例如，直流电压信号是具有驱动能力的信号，其电位可以认为是真正的参考电位，例如地电位。因此在耦合干扰信号和该补偿信号进行组合后，从触摸传感器的这些触摸感测电极接收到的经补偿干扰信号(BodyUL_NEW)的振幅接近该直流电压信号的电压值。考虑了非理想效应，故图6描述的经补偿干扰信号(BodyUL_NEW)的振幅非为0V。
图7对应补偿信号为与UL信号(PanelUL)相位相反的信号(UL信号的反相信号，也简称为反相信号)的情况。
如图7所示，具有较大振幅的UL干扰信号(BodyUL)会被耦合到触摸传感器(得到振幅基本相同的耦合干扰信号(振幅也表示为BodyUL))，并且经过与反相信号进行组合后，会在触摸传感器处生成一个经补偿干扰信号(BodyUL_NEW)，其振幅相对于UL干扰信号(BodyUL)而降低，因此可知主动笔实际接收的UL信号的振幅增加，即PenUL_NEW(增加)＝PanelUL–BodyUL_NEW(减少)。应注意的是，耦合至主动笔的笔壳的UL干扰信号BodyUL(以及进一步耦合到触摸传感器的耦合干扰信号)实际上是非理想方波信号，图7为了便于说明而示出为方波信号，而在实际中可能有电容耦合效应导致的充放电过程存在。反相信号被施加到触摸传感器41的各个触摸感测电极，可以抑制耦合至触摸感测电极的其他信号(包括耦合干扰信号)，因此从这些触摸感测电极接收到的经补偿干扰信号(BodyUL_NEW)的振幅被降低。考虑了非理想效应，经补偿干扰信号(BodyUL_NEW)的振幅可能不是理想地等于UL干扰信号(BodyUL)的振幅与反相信号的振幅直接相加的结果，故图7所描述的经补偿干扰信号(BodyUL_NEW)的振幅非为零。此外，由于UL干扰信号BodyUL驱动能力较低，而补偿信号具有驱动能力，因此根据补偿信号的振幅，经补偿干扰信号(BodyUL_NEW)的振幅可能为其他值。
可选地，在补偿信号为反相信号的情况下，补偿信号的振幅可以是恒定的(例如，等于UL信号的振幅)也可以是可调整的，只要能使经补偿干扰信号(BodyUL_NEW)的振幅被降低即可。例如，补偿信号的振幅可以基于所述外部操作体在所述预设持笔区域内的触摸(可以等同于对在笔壳内的触摸传感器的相应位置的触摸)对应的触摸面积和/或待处理UL信号的振幅来进行调整。可选地，触摸传感器包括阵列布置的多个触摸感测电极，所述外部操作体在所述预设持笔区域内的触摸对应的触摸面积与所述触摸对应的内表面区域内的触摸感测电极的数量正相关。例如，如果触摸在笔壳外表面的第一区域处发生，基于该第一区域可以确定位于笔壳另一相对侧的内表面上的某个内表面区域，该内表面区域内具有2个触摸感测电极，则该触摸面积可以基于该2个触摸感测电极的面积来确定。
例如，触摸面积越大，即说明UL干扰信号BodyUL的干扰就越大，因此需要更大的补偿信号的振幅来进行补偿或抵消，反之亦然。附加地或可替代地，如果待处理UL信号(PenUL_NEW)的振幅还不足够大，说明UL干扰信号BodyUL的干扰仍然较大，因此可以进一步增大补偿信号的振幅，以进一步降低UL干扰信号BodyUL的振幅，使得待处理UL信号(PenUL_NEW)的振幅满足要求。
例如，图8对应补偿信号为反相信号且反相信号的振幅可变的情况。
如图8所示，相对于图7所示的波形示意图，补偿信号(反相信号)、经补偿干扰信号(BodyUL_NEW)和待处理UL信号(PenUL_NEW)的振幅各自包括变化量dV，表示补偿信号的振幅可以调整，因此经补偿干扰信号(BodyUL_NEW)和主动笔实际接收到的待处理UL信号(PenUL_NEW)的振幅也可调整。
可见，参考图4-图8描述的主动笔，通过生成补偿信号并将其传递至持笔位置对应的笔壳内表面区域内的触摸传感器41的触摸感测电极，这样可以在触摸传感器处形成具有较低强度(相比于UL干扰信号BodyUL)的经补偿信号用于与所接收的UL信号的强度相减，以增强主动笔实际接收到的UL信号的强度。
以下结合图9-12对信号处理单元的各种示例结构进行详细描述。
图9示出了根据本申请实施例的信号处理单元的一种示例结构。
如图9所示，信号处理单元43包括模拟前端电路43-1、补偿信号生成电路43-2和处理电路43-3。
模拟前端电路43-1可以用于对所接收的UL信号进行预处理，得到预处理UL信号。
例如，模拟前端电路43-1可以包括放大器和滤波器，用于对接收到的UL信号(例如，通过主动笔的接收器(诸如接收天线)接收)进行功率放大和滤波，为了便于描述，得到的预处理UL信号表示为Pre-PanelUL。
补偿信号生成电路43-2用于生成补偿信号。补偿信号生成电路43-2具有参考地(***地)，其是信号处理单元的参考地(***地)并且与笔壳共地。此外，补偿信号生成电路43-2所生成的补偿信号也需要施加到触摸传感器41上，以对耦合到触摸传感器41上的耦合干扰信号(基于UL干扰信号通过电容耦合效应得到)进行补偿，因此补偿信号生成电路43-2的***地也需要与触摸传感器41(的触摸感测电极)绝缘。图9中示出了在外部操作体(例如人体)与触摸传感器之间的寄生电容。
可选地，在补偿信号为直流电压信号的情况下，补偿信号生成电路43-2生成直流电压信号，例如，补偿信号生成电路43-2可以包括用于生成直流电压信号的电压生成器(例如，数字电源、接地、电压调节器或开关电源等)；在补偿信号为前述反相信号的情况下，补偿信号生成电路43-2基于预处理UL信号PanelUL生成所述补偿信号，例如，基于预处理UL信号Pre-PanelUL生成与该预处理UL信号Pre-PanelUL反相的信号，作为补偿信号。
将在后文参考图11-12对补偿信号生成电路的更多细节进行详细描述。
处理电路43-3用于基于预处理UL信号(Pre-PanelUL)以及所述经补偿干扰信号(BodyUL_NEW)，生成待处理UL信号(PenUL_NEW)。
可选地，处理电路43-3可以包括运算放大器(OP)和处理子电路(PC)。图10在图9的基础上示出了信号处理单元中的处理电路43-3的更多细节。
如图10所示，运算放大器(OP)的第一输入端输入从触摸传感器41接收的经补偿干扰信号(BodyUL_NEW)，第二输入端输入来自模拟前端电路43-1的预处理UL信号(Pre-PanelUL)，并且输出端输出所述待处理UL信号(PenUL_NEW)。处理子电路(PC)用于对所述待处理UL信号(PenUL_NEW)进行处理，以基于待处理UL信号(PenUL_NEW)得到UL信息,例如通过对待处理UL信号(PenUL_NEW)进行解码，从而该UL信息可以用于生成下行链路信号。
可选地，处理子电路可以包括模拟到数字转换器(ADC)，用于对待处理UL信号(PenUL_NEW)进行模数转换。或者，该模拟到数字转换器(ADC)可以独立于处理子电路而存在。当然，如果处理子电路具有直接对模拟信号进行处理的能力时，可以省略该模拟到数字转换器。
在图10中，由于运算放大器的第一输入端收到的是经补偿干扰信号BodyUL_NEW，由公式PenUL_NEW＝PanelUL–BodyUL_NEW可知，主动笔的处理子电路实际接收到的UL信号即待处理UL信号(PenUL_NEW)的振幅变大了，因而可以提高主动笔上行传输的传输质量，有助于正确地对UL信息进行解码。
图11示出了根据本申请实施例的图9-10中的补偿信号生成电路的一种示例结构。
由于当补偿信号为直流电压信号时，补偿信号生成电路的结构比较简单，例如常见的数字电源、接地、电压调节器或开关电源等等，因此以下内容主要对生成反相信号的补偿信号生成电路进行描述。图11所示的补偿信号生成电路43-2可以用于生成反相信号(补偿信号)。
如图11所示，补偿信号生成电路43-2可以包括信号整形子电路110、反相器111。
信号整形子电路110可以用于对来自模拟前端电路的预处理UL信号(Pre-PanelUL)进行整形，得到经整形的UL信号。
例如，信号整形子电路110可以为施密特触发器(Schmitt trigger)，以将预处理UL信号(Pre-PanelUL)整形为所需要的方波信号，作为经整形的UL信号。
反相器111可以用于基于所述经整形的UL信号生成与所述经整形的UL信号反相的信号，作为所述补偿信号。
可选地，反相器111正常工作需要被提供工作电压，因此补偿信号生成电路43-2还可以包括供电电路112，该供电电路112可以用于提供用于所述反相器的工作电压。或者，该供电电路112可以位于补偿信号生成电路43-2外部。例如，根据反相器的不同结构，在对所述经整形的UL信号进行反相后得到的反相信号的振幅可以等于所述经整形的UL信号的振幅，或者其他振幅，这可以通过设置该供电电路112提供的电压信号的电压值来实现。
图12示出了根据本申请实施例的图9-10中的补偿信号生成电路的另一种示例结构。图12所示的补偿信号生成电路43-2可以用于生成反相信号(补偿信号)。
如图12所示，补偿信号生成电路43-2可以包括主控制器120、电压控制器121和反相器122。
主控制器120可以用于确定补偿信号的振幅，并基于所确定的补偿信号的振幅向电压控制器121发送电压调节信号。可选地，主控制器120内可以包括模拟到数字转换器(ADC)，以将来自模拟前端电路的预处理UL信号转换为数字信号，以便于后续处理。
电压控制器121可以用于基于来自所述主控制器的电压调节信号生成反相器122的工作电压。
反相器122可以用于基于所述预处理UL信号生成与所述预处理UL信号反相的信号，作为所述补偿信号。可选地，所述补偿信号的振幅与所述预处理UL信号的振幅相同，或者是其他振幅，这可以取决于电压控制器121生成的工作电压。
在一些示例中，主控制器120可以根据来自模拟前端电路的预处理UL信号的振幅向电压控制器121发送具有默认值的电压调节信号，使得反相器122基于电压控制器输出的工作电压生成具有相应振幅的补偿信号。可选地，在另一些示例中，在处理电路中得到待处理UL信号(PenUL_NEW)之后，主控制器120还可以从该处理电路获取待处理UL信号并且确定其振幅，当所确定的振幅较小，说明干扰仍然较大，因此可以生成电压调节信号以增大补偿信号的振幅，反之则可以降低补偿信号的振幅或保持不变。也就是说，主控制器可以根据主动笔实际接收到的UL信号(待处理UL信号(PenUL_NEW))的振幅，动态调整补偿信号的振幅，进而提高主动笔实际接收到的UL信号的振幅。
在本申请中，主控制器和/或电压控制器可以用微控制器MCU、数字处理器DSP或者电子电路等或其组合来形成。
另一方面，在补偿信号的振幅是可变的基础上，如前面所述，除了基于待处理UL信号的振幅之外，还可以进一步基于所述外部操作体在预设持笔区域内的触摸面积来进行调整补偿信号的振幅。应理解，当外部操作体触碰预设持笔区域内的某个位置时，会引起主动笔内的触摸传感器的至少一部分触摸感测电极处的电信号的值的改变。
在这种情况下，如图12中的虚线框所示，信号处理单元43还可以包括面积检测子单元，用于基于来自所述触摸传感器的电信号确定所述外部操作体在所述预设持笔区域内的触摸面积。这样，主控制器120可以基于所检测的触摸面积和/或所述待处理UL信号的振幅生成所述电压调节信号，以用于调节补偿信号的振幅，进而提高待处理UL信号的振幅。这样，即使针对主动笔有不同的持笔方式而导致触摸面积不同，也能通过调节补偿信号的振幅从而使得待处理UL信号的振幅处于比较合适的值，从而可以容易地解码出UL信息。
可选地，面积检测子单元可以包括触摸检测电路，与触摸传感器41的各个触摸感测电极相连接。例如触摸检测电路通过检测触摸感测电极的电容变化量或者电感变化量等来确定外表面上发生触摸的位置与哪些触摸感测电极对应，并根据所确定的触摸感测电极的数量来确定触摸面积。
此外，在包括触摸检测电路的情况下，还可以通过以下方式来得到经补偿干扰信号。例如，可以仅对触摸检测电路检测到的发生触摸的触摸感测电极施加补偿信号，然后将这几个触摸感测电极处的经补偿干扰信号进行组合(例如，求振幅的平均值)而得到最终提供到处理电路43-3的一个经补偿干扰信号。
可见，通过本申请的实施例提供的主动笔，在主动笔内部设置触摸传感器，并且通过生成补偿信号并将其传递至主动笔内的触摸传感器，这样可以在触摸传感器处形成具有较低强度(相比于UL干扰信号BodyUL)的经补偿信号用于与所接收的UL信号的强度相减，以增强主动笔实际接收到的UL信号的强度，而无需对触控面板的驱动方式进行修改，因此在主动笔UL传输时段中触控面板上的全部触摸感测电极均可以发送UL信号，也提高了主动笔收到UL信号的强度。此外，包括用于生成补偿信号的补偿信号生成电路的信号处理单元的结构也比较简单，采用的均是常见的电路组件。
根据本申请的另一方面，还提供了一种由主动笔执行的方法。
图13示出了根据本申请实施例的由主动笔执行的方法的流程图，其中该主动笔包括触摸传感器，设置在所述主动笔内且沿所述笔壳的至少一部分内表面区域设置，所述至少一部分内表面区域与所述笔壳的外表面的预设持笔区域相对应，其中所述触摸传感器与所述笔壳绝缘，并且在外部操作体触摸所述预设持笔区域而且所述外部操作体触碰到触控面板时，触控面板发送的上行链路信号经由所述外部操作体耦合至所述笔壳，作为上行链路干扰信号。
如图13所示，方法1300可以包括步骤S1310-S1340。
在步骤S1310中，从触控面板接收上行链路信号。
例如，通过主动笔的接收器(例如，接收天线)从触控面板接收上行链路信号。可选地，还可以对接收的上行链路进行预处理(例如放大和滤波)。
在步骤S1320中，生成用于对该上行链路干扰信号进行补偿的补偿信号，并获取基于所述补偿信号和所述上行链路干扰信号生成的经补偿干扰信号。
例如，上行链路干扰信号(BodyUL)经由所述笔壳和所述触摸传感器之间的电容耦合效应，在所述触摸传感器处形成耦合干扰信号，并且所述补偿信号被提供至所述触摸传感器，然后在所述触摸传感器上基于该耦合干扰信号和所述补偿信号，产生经补偿干扰信号，从而可以从所述触摸传感器获取基于所述补偿信号和所述上行链路干扰信号(即耦合干扰信号)生成的经补偿干扰信号。
例如，补偿信号可以是直流电压信号或者与所接收的上行链路信号反相的信号。
在步骤S1330中，基于所接收的上行链路信号和经补偿干扰信号来生成待处理上行链路信号。
在步骤S1340中，基于待处理上行链路信号得到上行链路信息。
例如，由公式PenUL_NEW＝PanelUL–BodyUL_NEW可知，由于经补偿干扰信号BodyUL_NEW的振幅相对于不利用补偿信号时的上行链路干扰信号BodyUL的振幅减小了，且所接收的上行链路信号PanelUL的振幅基本不变，因此待处理上行链路信号PenUL_NEW的振幅会变大，因而可以提高主动笔上行传输的传输质量，有助于正确地对上行链路信息进行解码，解码得到的上行链路信息可以指示下行链路信号的生成。
该主动笔执行的方法的更多细节可以参考前文参考图4-12描述的主动笔的内容，因此这里省略对其的重复描述。
相应地，通过本申请的实施例提供的主动笔执行的方法，通过生成补偿信号并将其传递至主动笔内的触摸传感器的触摸感测电极，这样可以在触摸传感器处形成具有较低强度的经补偿干扰信号(相比于UL干扰信号BodyUL)用于与所接收的UL信号的强度相减，以增强主动笔接收的上行链路信号的强度，而无需对触控面板的驱动方式进行修改，因此在主动笔UL传输时段中触控面板上的全部触摸感测电极均可以发送UL信号，也提高了主动笔收到UL信号的强度。
此外，如上所述的主动笔执行的方法可以以通过图4的信号处理单元来执行。信号处理单元可以包括硬件电路、软件或其组合来实现。或者，在信号处理单元包括软件的情况下，主动笔执行的方法可以由图4的信号处理单元可执行的程序来实现，其中，所述程序可被存储在非暂时性计算机可读介质中而被提供。
非暂时性计算机可读介质不是指诸如寄存器、高速缓存、存储器等短暂存储数据的介质，而是指半永久性存储数据的机器可读介质。具体地讲，上述的多种应用或者程序可存储和设置在诸如光盘(CD)、数字通用光盘(DVD)、硬盘、蓝牙、通用串行总线(USB)、记忆卡、只读存储器(ROM)等非暂时性计算机可读介质中来提供。
虽然已参照本公开的各种实施例示出和描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (16)

1.一种主动笔，包括：
触摸传感器，设置在所述主动笔内且沿所述主动笔的笔壳的至少一部分内表面区域设置，所述至少一部分内表面区域与所述笔壳的外表面的预设持笔区域相对应，其中所述触摸传感器与所述笔壳绝缘，并且在外部操作体触摸所述预设持笔区域而且触碰到触控面板时，触控面板发送的上行链路信号经由所述外部操作体耦合至所述笔壳，作为上行链路干扰信号；
接收器，用于从所述触控面板接收所述上行链路信号；
信号处理单元，用于：
生成用于对所述上行链路干扰信号进行补偿的补偿信号，并获取基于所述补偿信号和所述上行链路干扰信号生成的经补偿干扰信号；
基于所接收的上行链路信号和所述经补偿干扰信号来生成待处理上行链路信号；以及
基于所述待处理上行链路信号得到上行链路信息。
2.根据权利要求1所述的主动笔，其中，
所述上行链路干扰信号经由所述笔壳和所述触摸传感器之间的电容耦合效应，在所述触摸传感器处形成耦合干扰信号；
所述补偿信号由所述信号处理单元提供至所述触摸传感器；以及
所述耦合干扰信号和所述补偿信号在所述触摸传感器处形成所述经补偿干扰信号。
3.根据权利要求2所述的主动笔，其中，所述补偿信号包括直流电压信号，并且所述直流电压信号和所述耦合干扰信号在所述触摸传感器处形成振幅较所述上行链路干扰信号的振幅更小的所述经补偿干扰信号。
4.根据权利要求2所述的主动笔，其中，所述补偿信号包括与所述上行链路信号相位相反的信号，并且所述与所述上行链路信号相位相反的信号和所述耦合干扰信号在所述触摸传感器处形成振幅较所述上行链路干扰信号的振幅更小的所述经补偿干扰信号。
5.根据权利要求4所述的主动笔，其中所述信号处理单元还用于：
基于所述外部操作体在所述预设持笔区域内的触摸对应的触摸面积和/或所述待处理上行链路信号的振幅，调整所述补偿信号的振幅。
6.根据权利要求5所述的主动笔，其中，所述触摸传感器包括阵列布置的多个触摸感测电极，
所述外部操作体在所述预设持笔区域内的触摸对应的所述触摸面积与所述触摸所对应的内表面区域内的触摸感测电极的数量正相关。
7.根据权利要求4所述的主动笔，其中，所述信号处理单元包括：
模拟前端电路，用于对所接收的上行链路信号进行预处理，得到预处理上行链路信号；
补偿信号生成电路，用于基于所述预处理上行链路信号生成所述补偿信号；以及
处理电路，用于基于所述预处理上行链路信号以及所述经补偿干扰信号，生成所述待处理上行链路信号。
8.根据权利要求7所述的主动笔，其中，所述补偿信号生成电路包括：
信号整形子电路，用于对所述预处理上行链路信号进行整形，得到经整形的上行链路信号；
反相器，用于基于所述经整形的上行链路信号生成与所述经整形的上行链路信号反相的信号，作为所述补偿信号。
9.根据权利要求7所述的主动笔，其中，所述补偿信号生成电路包括：
主控制器，用于确定所述补偿信号的振幅，并基于所确定的所述补偿信号的振幅向电压控制器发送电压调节信号；
电压控制器，用于基于所述主控制器的电压调节信号生成反相器的工作电压；
反相器，用于基于所述预处理上行链路信号生成与所述预处理上行链路信号反相的信号，作为所述补偿信号。
10.根据权利要求9所述的主动笔，其中，所述信号处理单元还包括：
面积检测子单元，用于基于来自所述触摸传感器的电信号确定所述外部操作体在所述预设持笔区域内的触摸对应的触摸面积；
其中，所述主控制器还基于所检测的触摸面积和/或所述待处理上行链路信号的振幅生成所述电压调节信号。
11.根据权利要求3所述的主动笔，其中，所述信号处理单元包括：
模拟前端电路，用于对所接收的上行链路信号进行预处理，得到预处理上行链路信号；
补偿信号生成电路，用于生成所述直流电压信号；以及
处理电路，用于基于所述预处理上行链路信号以及所述经补偿干扰信号，生成所述待处理上行链路信号。
12.根据权利要求11所述的主动笔，其中，所述补偿信号生成电路包括用于生成所述直流电压信号的电压生成器。
13.根据权利要求7-12中任一项所述的主动笔，其中，所述模拟前端电路包括：
放大器和滤波器，用于对所述上行链路信号进行功率放大和滤波，以得到所述预处理上行链路信号。
14.根据权利要求7-12中任一项所述的主动笔，其中，所述处理电路包括：
运算放大器，其第一输入端输入所述经补偿干扰信号，第二输入端输入所述预处理上行链路信号，并且输出端输出所述待处理上行链路信号；
处理子电路，用于对所述待处理上行链路信号进行处理，以得到所述上行链路信息。
15.根据权利要求1所述的主动笔，其中，所述接收器包括接收天线。
16.一种由主动笔执行的方法，所述主动笔包括触摸传感器，所述触摸传感器设置在所述主动笔内且沿所述笔壳的至少一部分内表面区域设置，所述至少一部分内表面区域与所述笔壳的外表面的预设持笔区域相对应，其中所述触摸传感器与所述笔壳绝缘，并且在外部操作体触摸所述预设持笔区域而且触碰到触控面板时，触控面板发送的上行链路信号经由所述外部操作体耦合至所述笔壳，作为上行链路干扰信号，
所述方法包括：
从所述触控面板接收所述上行链路信号；
生成用于对所述上行链路干扰信号进行补偿的补偿信号，并获取基于所述补偿信号和所述上行链路干扰信号生成的经补偿干扰信号；以及
基于所接收的上行链路信号和所述经补偿干扰信号来生成待处理上行链路信号；
基于所述待处理上行链路信号得到上行链路信息。
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