指纹感应信号的处理方法、系统及指纹识别终端技术方案

本发明专利技术适用于指纹识别技术领域，提供了一种指纹感应信号的处理方法、系统及指纹识别终端。所述处理方法包括下述步骤：混频处理步骤：将采集到的高频指纹感应信号与第一高频信号进行混频处理，得到一低频信号；放大处理步骤：对所述低频信号进行放大处理。本发明专利技术利用电容阻抗和信号频率成反比的特性，通过频谱搬移的方式将高频指纹感应信号搬移到低频后再进行放大，从而解决高频指纹感应信号放大困难的问题，提升其信噪比SNR。

【技术实现步骤摘要】
指纹感应信号的处理方法、系统及指纹识别终端
本专利技术属于指纹识别
，尤其涉及一种指纹感应信号的处理方法、系统及指纹识别终端。
技术介绍
指纹，由于其具有终身不变性、唯一性和方便性，已经几乎成为生物特征识别的代名词。而指纹识别技术也广泛应用于各种终端设备，如移动终端、银行系统、考勤系统等，常用来提供对敏感电子设备和/或数据的安全访问。电容式指纹检测电路是一种读取指纹信息的前端模拟电路，图1示出了现有设计中的一种电路结构，其原理是将驱动信号(如频率为400KHz的驱动信号)传导到触碰平面上，当有手指触碰时，触碰操作会透过平面上的电容将指纹感应信号传入系统内。公布号为CN103376970A的中国专利技术专利申请揭露了另一种电容式指纹传感器，该电容式指纹传感器可由感测元件的阵列形成。该阵列的每个电容式感测元件记录随着电容耦合的电容而变化的电压，且电容式感测元件位于手指与感测芯片之间，手指可电容地耦接至传感器的各个电容式感测元件，从而使得传感器可感测每个电容式感测元件与指纹的肌肉之间的电容。感测芯片通过感测电容式感测元件上的电压变化来检测电容信号，另外，感测芯片也可通过感测电容式感测元件接收到的电荷变化来检测电容信号。上面描述的两种指纹识别技术以及其他现有设计均存在的问题是：因为放大器反馈回路上的电容C太小，造成指纹感应信号放大困难，SNR(SignalNoiseRatio，信噪比)较低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题在于提供一种指纹感应信号的处理方法，旨在提高指纹感应信号的信噪比SNR。本专利技术是这样实现的，一种指纹感应信号的处理方法，所述处理方法包括下述步骤：混频处理步骤：将采集到的高频指纹感应信号与第一高频信号进行混频处理，得到一低频信号；放大处理步骤：对所述低频信号进行放大处理。进一步地，在所述混频处理步骤之前，所述处理方法还包括下述步骤：信号转换步骤：将采集到的电压形式的高频指纹感应信号转换为电流形式的高频指纹感应信号；然后以所述电流形式的高频指纹感应信号为基础执行所述混频处理步骤。本专利技术所要解决的第二个技术在于提供一种指纹感应信号的处理系统，所述处理系统包括：混频器，用于将采集到的高频指纹感应信号与第一高频信号进行混频处理，得到一低频信号；电容反馈型放大器，用于对所述低频信号进行放大处理，其反相输入端连接所述混频器的输出端，其反相输入端与其输出端之间连接有反馈电容，其同相输入端接偏置电压。本专利技术所要解决的第三个技术在于提供一种指纹识别终端，包括多个阵列式分布的指纹感应像素，每个指纹感应像素均连接有一个指纹感应信号的处理系统；所述处理系统包括：混频器，用于将采集到的高频指纹感应信号与第一高频信号进行混频处理，得到一低频信号；电容反馈型放大器，用于对所述低频信号进行放大处理，其反相输入端连接所述混频器的输出端，其反相输入端与其输出端之间连接有反馈电容，其同相输入端接偏置电压。进一步地，所述处理系统还包括：电压-电流转换器，用于将采集到的电压形式的高频指纹感应信号转换为电流形式的高频指纹感应信号，并将所述电流形式的高频指纹感应信号输出至所述混频器，使所述混频器以所述电流形式的高频指纹感应信号为基础进行混频处理。进一步地，所述电压-电流转换器包括：第一开关管，其第一端接电源，其控制端接偏置电压；第二开关管，其第一端接所述第一开关管的第二端，其第二端作为输出端接所述混频器的一个输入端，其控制端用于输入电压形式的高频指纹感应信号；第三开关管，其第一端接所述第一开关管的第二端，其第二端接地，其控制端用于输入参考电压。进一步地，所述电容反馈型放大器包括：第四开关管，其第一端接电源，其控制端接偏置电压；第五开关管，其第一端接所述第四开关管的第二端，其控制端作为所述电容反馈型放大器的同相输入端接偏置电压；第六开关管，其第一端与控制端均连接至所述第五开关管的第二端，其第二端接地；第七开关管，其第一端接所述第四开关管的第二端，其控制端作为所述电容反馈型放大器的反相输入端与所述混频器的输出端连接，其第二端作为所述电容反馈型放大器的输出端通过一电容与其控制端连接；第八开关管，其第一端接所述第七开关管的第二端，其控制端接偏置电压，其第二端接地。本专利技术利用电容阻抗和信号频率成反比的特性，通过频谱搬移的方式，将高频指纹感应信号与第一高频信号混频，将其搬移到低频后再进行放大，从而解决高频指纹感应信号放大困难的问题，提升其信噪比SNR。附图说明图1是现有技术提供的电容式指纹检测电路的电路结构图；图2是本专利技术实施例提供的指纹感应信号的处理方法的实现流程图；图3是本专利技术实施例提供的以400KHz和390KHz混频处理后的频谱搬移示意图；图4是本专利技术实施例提供的指纹识别终端逻辑结构图；图5是图4中电压-电流转换器的一种具体电路图；图6是图4中电容反馈型放大器的一种具体电路图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。因为电容阻抗和信号频率成反比:Z＝1/(j*2*3.14*f*C)，其中，Z表示阻抗，f表示信号频率，C表示反馈电容的容值，j表示虚数单位。即，低频时的电容阻抗比高频时的电容阻抗高，如上述公式，频率f从400KHz减为10KHz，容值C不变，阻抗Z增为原来的40倍，也就是在使用相同的电路元件值的情况下，本专利技术实施例较以往的电路高出数十倍以上的增益，进而提高了信噪比SNR。基于上述原理，本专利技术实施例指纹感应信号的处理方法的流程如图2所示，其步骤详述如下。步骤S101为混频处理步骤：将采集到的高频指纹感应信号与第一高频信号进行混频处理，得到一低频信号。高频驱动信号(譬如信号频率为400KHz)传导至触碰平面，在经由手指触碰传导至电容后，得到一高频指纹感应信号，将此高频指纹感应信号和第一高频信号(譬如信号频率为390KHz)进行混频处理，产生一个低频信号(信号频率为10KHz)，频谱搬移如图3所示，可以看出能够产生40倍增益。步骤S102为放大处理步骤：对低频信号进行放大处理。进一步地，为方便对高频指纹感应信号做后续积分处理，在进行放大之前，需将高频指纹感应信号从电压形式转换成电流形式，转换后再将得到的电流形式的高频指纹感应信号进行混频。图4示出了本专利技术实施例提供的指纹识别终端的逻辑结构，为了便于描述，仅示出了与本专利技术实施例相关的部分。参照图4，该指纹识别终端包括多个阵列式分布的指纹感应像素，每个指纹感应像素均连接有一个指纹感应信号的处理系统，其中A表示输出缓冲放大器。该处理系统包括混频器1和电容反馈型放大器2，其中，混频器1用于将采集到的高频指纹感应信号与第一高频信号(由第一高频信号发生器产生)进行混频处理，得到一低频信号；然后由电容反馈型放大器2对所述低频信号进行放大处理，其中，电容反馈型放大器2的反相输入端连接混频器1的输出端，并且反相输入端与其输出端之间还连接有反馈电容C，而其同相输入端接偏置电压BIAS。同样出于方便后续积分的考虑，该处理系统还包括电压-电流转换器3，电压-电流转换器3用于将采集到的电压形式的高频指纹感应信号转换为电流形式的高频指纹感应信号，并将电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种指纹感应信号的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括下述步骤：混频处理步骤：将采集到的高频指纹感应信号与第一高频信号进行混频处理，得到一低频信号；放大处理步骤：对所述低频信号进行放大处理。

【技术特征摘要】
1.一种指纹感应信号的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括下述步骤：信号转换步骤：将采集到的电压形式的高频指纹感应信号转换为电流形式的高频指纹感应信号；混频处理步骤：将所述电流形式的高频指纹感应信号与第一高频信号进行混频处理，得到一低频信号；放大处理步骤：对所述低频信号进行放大处理。2.一种指纹感应信号的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括：电压-电流转换器，用于将采集到的电压形式的高频指纹感应信号转换为电流形式的高频指纹感应信号，并将所述电流形式的高频指纹感应信号输出至混频器；混频器，用于将所述电流形式的高频指纹感应信号与第一高频信号进行混频处理，得到一低频信号；电容反馈型放大器，用于对所述低频信号进行放大处理，其反相输入端连接所述混频器的输出端，其反相输入端与其输出端之间连接有反馈电容，其同相输入端接偏置电压。3.如权利要求2所述的处理系统，其特征在于，所述电压-电流转换器包括：第一开关管，其第一端接电源，其控制端接偏置电压；第二开关管，其第一端接所述第一开关管的第二端，其第二端作为输出端接所述混频器的一个输入端，其控制端用于输入电压形式的高频指纹感应信号；第三开关管，其第一端接所述第一开关管的第二端，其第二端接地，其控制端用于输入参考电压。4.如权利要求2或3所述的处理系统，其特征在于，所述电容反馈型放大器包括：第四开关管，其第一端接电源，其控制端接偏置电压；第五开关管，其第一端接所述第四开关管的第二端，其控制端作为所述电容反馈型放大器的同相输入端接偏置电压；第六开关管，其第一端与控制端均连接至所述第五开关管的第二端，其第二端接地；第七开关管，其第一端接所述第四开关管的第二端，其控制端作为所述电容反馈型放大器的反相输入端与所述混频器的输出端连接，其第二端作为所述电容反馈型放大器的输出端，其第二端还通过一电容与所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨孟达，宋明儒，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44