CN103296487B - 多极化天线系统及其所采用的极化转换网络 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多极化天线系统以及构成该系统的极化转换网络，包括呈极化正交关系的第一圆极化天线和第二圆极化天线以及所述极化转换网络，该网络包括第一双工器和第二双工器以及和差网络；第一双工器、第二双工器的公共端分别与第一、第二圆极化天线相连接，两个双工器各自的第一分路端与第二分路端分别用于通行第一频段信号和第二频段信号；两个双工器各自的第二分路端分别与和差网络的第一端口和第二端口相连接以由该和差网络在其第一、第二端口与第三、第四端口之间实现所述第二频段信号的极化形式在线极化与圆极化之间进行转换。本发明能实现极化转换，既可对抗多径衰落，又可消除极化损失。

Description

多极化天线系统及其所采用的极化转换网络

【技术领域】

本发明涉及一种适用于移动通信系统的天线，尤其涉及一种多极化天线系统及其所采用的极化转换网络。

【背景技术】

目前为止，移动通信领域采用垂直线极化天线或者采用+/-45度的线极化天线。在应用中，前者在每个覆盖扇区需要配置二副天线，且二副天线之间需要保持间隔在10个工作频段波长以上，占地空间大，导致安装塔资源的难以承受，故目前主要应用于郊区等场景；后者，由于+/-45度的线极化本身在理论上存在3dB的极化损失，在下行的Tx发射波段只能选择+45度的线极化或者-45度的线极化，造成极大的功率浪费，在提倡节能减排的时代，这一缺陷亟待改进。

【发明内容】

本发明的第一目的是提供一种多极化天线系统，以使天线同时存在圆极化和线极化两种极化，以对抗多径衰落和降低功率损耗。

本发明的第二目的在于提供一种应用于所述多极化天线系统的极化转换网络，以有助于天线达成前一目的。

本发明是通过如下技术方案实现的：

为实现本发明的第一目的，本发明提供的一种多极化天线系统，其包括：

第一圆极化天线（11），与第一圆极化天线（11）呈极化正交关系的第二圆极化天线（12），以及极化转换网络（20）；该极化转换网络（20）包括第一双工器（21）和第二双工器（22）以及和差网络（25）；所述第一双工器（21）与第二双工器（22）分别具有公共端（31、32）、第一分路端（21a，22a）和第二分路端（21b，22b）；

所述第一双工器（21）的公共端（31）与第一圆极化天线（11）的信号连接端口相连接，第一双工器（21）的第一分路端（21a）与第二分路端（21b）分别用于通行第一频段（A）和第二频段（B）的信号；

所述第二双工器（22）的公共端（32）与第二圆极化天线（12）的信号连接端口相连接，第二双工器（22）的第一分路端（22a）与第二分路端（22b）分别用于通行第一频段（A）和第二频段（B）的信号；

由第一双工器（21）和第二双工器（22）各自的第一分路端（21a，22a）分别用于传输彼此呈正交关系的圆极化信号；

所述和差网络，具有第一端口（33）、第二端口（34）、第三端口（43）及第四端口（44），用于将来自第一端口（33）和第二端口（34）的两路信号相加后从所述第三端口（43）输出，将来自第一端口（33）和第二端口（34）的两路信号相减后从所述第四端口（44）输出；

所述第一双工器（21）与第二双工器（22）各自的第二分路端（21b，22b）分别与所述和差网络（25）的第一端口（33）和第二端口（34）相连接；以由该和差网络将从其第一端口（33）和第二端口（34）馈入的呈现彼此正交的圆极化的第二频段（B）信号转换为呈现彼此正交的线极化信号后分别从第三端口（43）和第四端口（44）输出，由所述第三端口（43）和第四端口（44）分别输出彼此呈正交关系的线极化信号。

为达成本发明的第一目的，本发明提供的另一种多极化天线系统，包括：

第一圆极化天线（11），与第一圆极化天线（11）呈极化正交关系的第二圆极化天线（12），以及极化转换网络（20）；该极化转换网络（20）包括第一双工器（21）和第二双工器（22）以及和差网络（25）；所述第一双工器（21）与第二双工器（22）分别具有公共端（31、32）、第一分路端（21a，22a）和第二分路端（21b，22b）

所述第一双工器（21）的公共端（31）与第一圆极化天线（11）的信号连接端口相连接；

所述第二双工器（22）的公共端（32）与第二圆极化天线（12）的信号连接端口相连接；

由第一双工器（21）和第二双工器（22）各自的第一分路端（21a，22a）分别用于传输彼此呈正交关系的圆极化信号；

所述和差网络（25），具有第一端口（33）、第二端口（34）、第三端口（43）及第四端口（44）；

所述和差网络（25）的第一端口（33）与所述第一双工器（21）的第二分路端（21b，22b）相连接；用于将来自第三端口（43）的信号，转换为幅度均分、相位同相的两路信号分别经第一端口（33）和第二端口（34）输出；并分别通过第一圆极化天线（11）和第二圆极化天线（12）输出以在空中合成线极化信号；

所述和差网络（25）的第二端口（34）与第二双工器（22）相连接；用于将来自第四端口（44）的信号转换为幅度均分、相位反相的两路信号分别经第一端口（33）和第二端口（34）输出；并分别通过第一圆极化天线（11）和第二圆极化天线（12）输出以在空中合成线极化信号。

为达成本发明的第二目的，本发明提供一种极化转换网络，用于处理第一圆极化天线（11）和第二圆极化天线（12）的信号，其中第一圆极化天线（11）与第二圆极化天线（12）的辐射信号呈极化正交关系，包括：第一双工器（21）和第二双工器（22）以及和差网络（25）；所述第一双工器（21）与第二双工器（22）分别具有公共端（31、32）、第一分路端（21a，22a）和第二分路端（21b，22b）；

所述第一双工器（21）的公共端（31）与第一圆极化天线（11）的信号连接端口相连接，第一双工器（21）的第一分路端（21a）与第二分路端（21b）分别用于通行第一频段（A）和第二频段（B）的信号；

所述第二双工器（22）的公共端（32）与第二圆极化天线（12）的信号连接端口相连接，第二双工器（22）的第一分路端（22a）与第二分路端（22b）分别用于通行第一频段（A）和第二频段（B）的信号；

由第一双工器（21）和第二双工器（22）各自的第一分路端（21a，22a）分别用于传输彼此呈正交关系的圆极化信号；

所述和差网络，具有第一端口（33）、第二端口（34）、第三端口（43）及第四端口（44），用于将来自第一端口（33）和第二端口（34）的两路信号相加后从所述第三端口（43）输出，将来自第一端口（33）和第二端口（34）的两路信号相减后从所述第四端口（44）输出；

所述第一双工器（21）与第二双工器（22）各自的第二分路端（21b，22b）分别与所述和差网络（25）的第一端口（33）和第二端口（34）相连接；以由该和差网络将从其第一端口（33）和第二端口（34）馈入的呈现彼此正交的圆极化的第二频段（B）信号转换为呈现彼此正交的线极化信号后分别从第三端口（43）和第四端口（44）输出，由所述第三端口（43）和第四端口（44）分别输出彼此呈正交关系的线极化信号。

为达成本发明的第二目的，本发明提供的另一种极化转换网络，用于处理第一圆极化天线（11）和第二圆极化天线（12）的信号，其中第一圆极化天线（11）与第二圆极化天线（12）的辐射信号呈极化正交关系，包括：包括第一双工器（21）和第二双工器（22）以及和差网络（25）；所述第一双工器（21）与第二双工器（22）分别具有公共端（31、32）、第一分路端（21a，22a）和第二分路端（21b，22b）

所述第一双工器（21）的公共端（31）与第一圆极化天线（11）的信号连接端口相连接；

所述第二双工器（22）的公共端（32）与第二圆极化天线（12）的信号连接端口相连接；

由第一双工器（21）和第二双工器（22）各自的第一分路端（21a，22a）分别用于传输彼此呈正交关系的圆极化信号；

所述和差网络，具有第一端口（33）、第二端口（34）、第三端口（43）及第四端口（44），

所述和差网络（25）的第一端口（33）与所述第一双工器（21）的第二分路端（21b，22b）相连接；用于将来自第三端口（43）的信号，转换为幅度均分、相位同相的两路信号分别经第一端口（33）和第二端口（34）输出；并分别通过第一圆极化天线（11）和第二圆极化天线（12）输出以在空中合成线极化信号；

所述和差网络（25）的第二端口（34）与第二双工器（22）相连接；用于将来自第四端口（44）的信号转换为幅度均分、相位反相的两路信号分别经第一端口（33）和第二端口（34）输出；并分别通过第一圆极化天线（11）和第二圆极化天线（12）以在空中合成线极化信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明通过极化转换网络，尤其是其中的和差网络实现信号的极化转换，使得同一天线系统中不仅能实现相互正交的线极化，而且能实现相互正交的左旋圆极化和右旋圆极化，从而，既可以对抗多径衰落的移动通信环境，又可以通过圆极化消除极化损失，等效提高了能量的利用率，消除了功率的浪费。

【附图说明】

图1示出了本发明的多极化天线系统的原理示意图；

图2示出了本发明的和差网络的一个实施例的原理框图；

图3示出了本发明的和差网络的另一实施例的原理框图；

图4示出了在图1的基础上进一步扩展的本发明的多极化天线系统的原理示意图；

图5示出了采用图4所示的多极化天线系统组成的二元阵列；

图6示出了采用图4所示的多极化天线系统组成的四元阵列。

【具体实施方式】

下面结合附图，对本发明实施例进行详细说明。

请参阅图1所示的本发明的一种多极化天线系统，其应用于一个或多个移动通信系统频段，该天线系统主要包括两大部分，第一部份10包括第一圆极化天线11和第二圆极化天线12，第二部分为极化转换网络20。

所述的第一圆极化天线11与第二圆极化天线12，都工作于同一移动通信系统频段，该移动通信系统频段至少包括第一频段A和第二频段B共两个子频段的，第一频段A与第二频段B之一是接收频段，另一则是发射频段。第一圆极化天线11与第二圆极化天线12两者以极化正交方式设置，具体的，第一圆极化天线11与第二圆极化天线12两者其中之一可以采用左旋圆极化，另一则采用右旋圆极化，由此实现信号在空间的极化正交。

所述的圆极化天线11或12分别由一个圆极化辐射单元组成。或者，所述的圆极化天线11或12也可以分别由具有相似天线单元特性的多个圆极化辐射单元组成。此时，任一圆极化天线11或12即是沿一垂直轴线方向排布的多个辐射单元组成的天线阵列。所述的圆极化天线11和12在水平方向上彼此相互靠近布置，或者，可设置在水平方向上的同一位置，以便在水平方向的维度上节省占用的空间资源。此时，圆极化天线11和12在垂直排列方向的轴线彼此重合设置亦可（图1对于天线11或12仅示意出一个圆极化辐射单元，未示意出与该圆极化辐射单元具有相似特性的多个辐射单元在垂直轴线方向上的间隔排列组阵）。

除上述由第一频段A和第二频段B构成的特定移动通信系统频段之外，显然，第一圆极化天线11和第二圆极化天线12还可以用于辐射不同于该特定移动通信系统频段的其它移动通信系统频段信号，本领域技术人员可以适应系统需求自行设置。

所述的极化转换网络20，其包括第一双工器21、第二双工器22以及和差网络25。

请继续参阅图1，众所周知，双工器具有公共端和两个分路端，双工器的作用主要是将发射和接收的信号相分离，保证接收和发射都能同时正常工作，而接收和发射的信号处于不同子频段。所述的第一双工器21的公共端31与所述的第一圆极化天线11的信号连接端口相连接，并直接将其第一分路端21a引出形成一可实现圆极化信号输出的端口41，对于所述第一频段A的信号而言，其从第一圆极化天线11上行后，经第一双工器21分离出，进而经其第一分路端21a直接到达该可实现圆极化信号输出的端口41。反之，根据天线收发互易的原理，按相逆路径进行描述，亦可。而第一双工器21的第二分路端21b则连接至所述和差网络25进行信号的极化转换。同理，所述的第二双工器22的公共端32与所述的第二圆极化天线12的信号连接端口相连接，并直接将其第一分路端22a引出形成一可实现圆极化信号输出的端口42，对于所述第一频段A的信号而言，其从第二圆极化天线12上行后，经第二双工器22分离出，进而经其第一分路端22a直接到达该可实现圆极化信号输出的端口42，反之，根据天线收发互易的原理，按相逆路径进行描述，亦可。而第二双工器22的第二分路端口22b则连接至所述和差网络25进行信号的极化转换。

以下揭示和差网络的原理：和差网络25（参见图1）具有第一端口33、第二端口34、第三端口43和第四端口44。根据微波网络原理，当第一端口33和第二端口34输入信号时，一方面和差网络对两路信号进行相加，在第三端口43得到的输出是第一端口33和第二端口34分别馈入的两路信号的和；另一方面和差网络对两路信号进行相减，在第四端口44得到的输出是经第一端口33和第二端口34分别馈入的两路信号的差。反过来，当第三端口43输入信号时，在第一端口33和第二端口34得到的是幅度均分、相位相同的两个信号输出；而当第四端口44输入信号时，在第一端口33和第二端口34得到的是幅度均分、相位相反的两个信号输出。

以下通过图2和图3揭示实现该和差网络的两种具体方式。

图2给出的和差网络25H，其由一3dB90°混合电桥35和第一移相器39共同构成，故和差网络25H的四个端口实质上是由3dB90°混合电桥35所固有四个端口一一对应提供的，进一步在3dB90°混合电桥35的第一端口33处串接所述第一移相器39对信号进行移相，该第一移相器的移相量可为+90°或-90°，不失一般性，本实施例的移相器39加在了第一端口33H处，且设置为-90度移相量。根据3dB90°混合电桥35的微波原理，当第一端口33H和第二端口34H输入信号时，在第三端口43H得到的输出是该两路信号的和（相加），同时，在第四端口44H得到的输出是该两路信号的差（相减）。可以理解，这里的同时可以理解为信号输入的同时输入、同时处理和同时输出。反过来，当第三端口43H输入信号时，在第一端口33H和第二端口34H得到的是幅度均分、相位同相的两个信号输出；而当第四端口44H输入信号时，在第一端口33H和第二端口34H得到的是幅度均分、相位反相的两个信号输出。上述第一移相器39的功能在于使得进入所述第一端口33H和第二端口34H的两路信号的相位绝对值之差为90度，因此，进一步，也可以在第二端口34H处串接第二移相器（未图示），只要第一移相器39和第二移相器（未示）两者的移相量绝对值的差值为90度，例如第一移相器39移相量为+90°，第二移相器（未图示）的移相量为0°，或者说两个移相器使移相后的两路信号的相位绝对值之差成90度，即可实现同等效果。

再参见图3，给出的另一和差网络25C，由180°混合电桥35C一一对应提供所述四个端口来实现。众所周知，180°混合电桥35C也称为rat-race定向耦合器。根据rat-race定向耦合器的微波原理，当第一端口33C和第二端口34C输入信号时，在第三端口43C得到的输出是该两个信号的和（相加），同时，在第四端口44C得到的输出是该两个信号的差（相减）。反过来，当第三端口43C输入信号时，在第一端口33C和第二端口34C得到的是幅度均分、相位同相的两个信号输出；而当第四端口44C输入信号时，在第一端口33C和第二端口34C得到的是幅度均分、相位反相的两个信号输出。

显然，实现和差网络功能的方式不局限于图2和图3的二个实施例。

为揭示和差网络实现极化转换的过程，请继续参见图1和下述说明：

相互正交的两个圆极化天线11、12在经过上述和差网络25之后，最终在第三端口43和第四端口44将得到相互正交的二个线极化输出，形成第二对端口。推导如下：

不妨假设圆极化天线11的信号为：

<E11>=<Eu>+j*<Ev>

其中<E11>是复矢量的圆极化信号，<Eu>和<Ev>则都是复矢量的线极化信号且彼此正交，j是90度的相位差。

类似地，圆极化天线12的信号是正交的，可表示为

<E12>=<Eu>-j*<Ev>

其中-j是-90度的相位差。

于是，根据以上已描述的和差网络25的微波特性，在和差网络25第三端口43和第四端口44处分别得到<E43>和<E44>为：

<E43>=<E11>+<E12>

<E44>=<E11>-<E12>

为了简化推导，上面二个公式在不失一般性的前提下略去了传输路径的相位延迟以及对幅度作了归一化。于是进一步可推导出上述<E43>和<E44>为：

<E43>=2*<Eu>

<E44>=2*j*<Ev>

由于<Eu>和<Ev>都是复矢量的线极化信号且彼此正交，因此，在端口43和44都得到线极化输出，且二个线极化彼此正交。

可逆地，如果在端口43给定一个发射信号，则到达圆极化天线11和12输入端（31和32）的将分别都是幅度均分、相位同相的信号，不妨设为K=1∠0°。根据圆极化天线的特性，圆极化天线11和12在空间产生的极化信号分别为：

<E11>=K*（<Eu>+j*<Ev>）

<E12>=K*（<Eu>-j*<Ev>）

以上二式的K是一个复常数，可以简化和省略，或者进行幅度归一化去除掉。

于是，<E11>和<E12>将在空间自动叠加，得到

<E11>+<E12>=2*<Eu>

显然，端口43的发射信号经过和差网络25和圆极化天线11和12之后，在空间最终形成的极化信号与<Eu>成比例，为线极化信号。

类似地，如果在端口44给定一个发射信号，则到达圆极化天线11和12输入端31和32的将分别都是幅度均分、相位反相的信号，不妨设二个互为反相信号分别为K1=1∠0°和K2=1∠180°。根据圆极化天线的特性，圆极化天线11和12在空间产生的极化信号分别为：

<E11>=K1*（<Eu>+j*<Ev>）

<E12>=K2*（<Eu>-j*<Ev>）

于是，<E11>和<E12>在空间仍然将自动叠加，得到

<E11>+<E12>=2*j*<Ev>

显然，44的发射信号经过和差网络（25）和圆极化天线（11和12）之后，在空间最终形成的极化信号与<Ev>成比例，为线极化信号。

<Eu>和<Ev>是彼此正交的二个线极化，也即43和44的发射信号在空间可形成彼此正交的线极化信号。

由上述的揭示可知，该天线系统具有第一双工器21的第一分路端引出的一个可实现圆极化信号输出的端口41、和差网络25的第三端口43和第四端口44引出的两个可实现线极化信号输出的端口43、44，以及第二双工器22的第一分路端22a引出的另一个可实现圆极化信号输出的端口42，其中两个可实现线极化输出的端口43、44彼此极化正交，同时，根据<Eu>和<Ev>的极化取向的不同，当<Eu>和<Ev>分别取垂直线极化和水平线极化时，43和44分别得到垂直线极化和水平线极化；当<Eu>和<Ev>分别取+45°线极化和-45°线极化时，43和44分别得到+45°线极化和-45°线极化；当<Eu>和<Ev>分别取其它任意正交方向的线极化时，43和44也分别得相应的任意正交方向的线极化。两个可实现圆极化信号输出的端口41、42彼此的极化也相互正交，分别为可实现左旋圆极化信号输出的端口和可实现右旋圆极化信号输出的端口。端口41、42、43、44分别得到相互正交的圆极化和相互正交的线极化，以实现多极化应用需求。

以下说明本发明所实现的多极化天线阵列的信号收发原理：

信号上行接收时：在两个可实现圆极化信号输出的端口41、42分别得到子频段A的来自空间的左旋圆极化天线11或右旋圆极化天线12的信号；在可实现线极化信号输出的端口43处，是子频段B的来自空间的左旋圆极化天线11与右旋圆极化天线12的二个信号的相加（相加的原理来自和差网络原理），相加的结果是线极化信号（第一线极化）；同理，在可实现线极化信号输出的端口44处，是子频段B的来自空间的左旋圆极化天线11与右旋圆极化天线12二个信号的相减（相减的原理来自和差网络原理），相减的结果是线极化信号（第二线极化），且第二线极化与第一线极化呈彼此正交。

信号下行发射时：在两个可实现圆极化信号输出的端口41、42的子频段A的发射信号，分别到达左旋圆极化天线11或右旋圆极化天线12（称第一圆极化天线和第二圆极化天线）。圆极化天线11和12的属性使得各自在空间形成的信号都呈圆极化且彼此极化正交。在可实现线极化信号输出的端口43处，是子频段B的发射信号，经过和差网络25之后，在和差网络第一端口33和第二端口34分别得到幅度均分且相位‘同相’的二个信号，它们分别同时到达左旋圆极化天线11与右旋圆极化天线12，进而在自由空间同时产生左旋圆极化与右旋圆极化二个信号，该二个信号在空间将自动叠加为一个线极化信号（第一线极化）；类似地，在可实现线极化信号输出的端口44处，是子频段B的发射信号，经过和差网络25之后，在和差网络的第一端口33和第二端口34分别得到幅度均分且相位‘反相’的二个信号，它们分别同时到达左旋圆极化天线11与右旋圆极化天线12，进而在自由空间同时产生左旋圆极化与右旋圆极化二个信号，该二个信号在空间将自动叠加（因为‘反相’，实质是自动做减法）为第二线极化信号（与第一线极化呈彼此正交）。

由此，二个圆极化天线11、12配合极化转换网络20，形成的多极化天线系统，其功能是实现二个正交圆极化、二个正交线极化的发射或接收。

进一步，请参阅图4，在前述揭示的基础上，为了简化天线系统与基站系统的互联端口，增强实用性，通过在极化转换网络20中增加第三双工器23，令其第一分路端23a和第二分路端23b分别与所述第一双工器21的第一分路端21a和所述的和差网络25的第三端口43相连接，可将圆极化的第一频段A的信号和圆极化的第二频段B的信号在第三双工器23的公共端51中混合为一路信号输出。同理，通过在极化转换网络20中增加第四双工器24，令其第一分路端24a和第二分路端24b分别与所述第二双工器22的第一分路端22a和所述的和差网络25的第四端口44相连接，可将圆极化的第一频段A的信号和线极化的第二频段B的信号在第四双工器24的公共端52中混合为另一路信号输出。由此，本发明的天线系统便简化为具有4个不同的极化信号混合为两个端口（51和52）的输出。根据互易原理，也可按逆行分析为两路混合信号（51和52）到达天线，在空间形成4个不同的极化，此处从略。

为了物理结构上的简化，或者为了压缩各双工器占用的体积，或者为了减轻重量，或者为了降低成本等等原因，在不影响功能实现的情况下，第一双工器21和第三双工器23的连接点41可以简化缩短为一个点，也即21a和23a直接短路连接合并为一体，共同为双工器21和双工器23提供第一频段A的传输通道（参见图4，但未示出）。同样，第二双工器22和第四双工器24的连接点42可以简化缩短为一个点，也即22a和24a直接短路连接合并为一体，共同为双工器22和双工器24提供第一频段A的传输通道（参见图4，但未示出）。

进一步，请参阅图5和图6所示，以本发明图4及上述相应记载所揭示的多极化天线系统为基础，将每一多极化天线系统中的第一部分10即所述第一圆极化天线11和第二圆极化天线12以及第二部分50即所述极化转换网络20作为一个整体，形成一个基本单元部件，该部件整体可以安装在同一金属反射板（未图示）上，也可以分置并通过传输线（参阅图1至图6，其中的31和32是传输线的连接点）将10和50连接成系统，形成一个基本单元部件。二个所述的基本单元部件（参阅图5）、三个或四个所述的基本单元部件（参阅图6）并列排布在一起，每个基本单元部件具有两个混合极化的端口51、52，由此进一步提供一种新型的多极化天线阵列，可以是二元、三元或四元甚至更多元的天线阵列，用于实现特定的信号覆盖效果。

综上所述，本发明的多极化天线系统能实现极化转换，使多种极化并存于同一天线系统中，既可以对抗多径衰落的移动通信环境，又可以通过圆极化消除极化损失，等效提高了能量的利用率，消除了功率的浪费。

需要指出的是，以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (27)

1.一种多极化天线系统，其特征在于，其包括：

第一圆极化天线(11)，与第一圆极化天线(11)呈极化正交关系的第二圆极化天线(12)，以及极化转换网络(20)；该极化转换网络(20)包括第一双工器(21)和第二双工器(22)以及和差网络(25)；所述第一双工器(21)与第二双工器(22)分别具有公共端(31、32)、第一分路端(21a，22a)和第二分路端(21b，22b)；

所述第一双工器(21)的公共端(31)与第一圆极化天线(11)的信号连接端口相连接，第一双工器(21)的第一分路端(21a)与第二分路端(21b)分别用于通行第一频段(A)和第二频段(B)的信号；

所述第二双工器(22)的公共端(32)与第二圆极化天线(12)的信号连接端口相连接，第二双工器(22)的第一分路端(22a)与第二分路端(22b)分别用于通行第一频段(A)和第二频段(B)的信号；

由第一双工器(21)和第二双工器(22)各自的第一分路端(21a，22a)分别用于传输彼此呈正交关系的圆极化信号；

所述和差网络，具有第一端口(33)、第二端口(34)、第三端口(43)及第四端口(44)，用于将来自第一端口(33)和第二端口(34)的两路信号相加后从所述第三端口(43)输出，将来自第一端口(33)和第二端口(34)的两路信号相减后从所述第四端口(44)输出；

所述第一双工器(21)与第二双工器(22)各自的第二分路端(21b，22b)分别与所述和差网络(25)的第一端口(33)和第二端口(34)相连接；以由该和差网络将从其第一端口(33)和第二端口(34)馈入的呈现彼此正交的圆极化的第二频段(B)信号转换为呈现彼此正交的线极化信号后分别从第三端口(43)和第四端口(44)输出，由所述第三端口(43)和第四端口(44)分别输出彼此呈正交关系的线极化信号。

2.根据权利要求1所述的多极化天线系统，其特征在于，所述的第一频段(A)与第二频段(B)属于同一移动通信系统频段的不同子频段，其中第一频段(A)为所述同一移动通信系统的发射频段，第二频段(B)是所述同一移动通信系统的接收频段。

3.根据权利要求1所述的多极化天线系统，其特征在于，所述和差网络用于将来自第一端口(33)和第二端口(34)的两路信号相加后从所述第三端口(43)输出，同时，将来自第一端口(33)和第二端口(34)的两路信号相减后从所述第四端口(44)输出。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的多极化天线系统，其特征在于，所述和差网络包括3dB 90°混合电桥和第一移相器，该3dB 90°混合电桥与和差网络一一对应提供所述四个端口(33、34、43、44)，其中的第一端口(33)处串接所述第一移相器(39)，该移相器(39)使得馈入至该3dB 90°混合电桥的第一端口(33)和第二端口(34)的信号的相位相差90°。

5.根据权利要求4所述的多极化天线系统，其特征在于，所述3dB 90°混合电桥所提供的第二端口(34)处串接有第二移相器，所述第二移相器的移相量与所述第一移相器的移相量之差为±90°。

6.根据权利要求1至3中任意一项所述的多极化天线系统，其特征在于，所述和差网络由一180°混合电桥实现，该180°混合电桥为和差网络一一对应提供所述四个端口(33、34、43、44)。

7.根据权利要求1至3中任意一项所述的多极化天线系统，其特征在于，还包括第三双工器(23)和第四双工器(24)，第三双工器(23)和第四双工器(24)分别具有公共端(51、52)、第一分路端(23a、24a)和第二分路端(23b、24b)；

由第一双工器(21)的第一分路端(21a)连接第三双工器(23)的第一分路端(23a)；由第二双工器(22)的第一分路端(22a)连接第四双工器(24)的第一分路端(24a)；

所述和差网络的第三端口(43)连接第三双工器(23)的第二分路端(23b)；所述和差网络的第四端口(44)，连接第四双工器(24)的第二分路端(24b)。

8.根据权利要求7所述的多极化天线系统，其特征在于，所述的用于通行第一频段(A)的第一双工器(21)的分路端(21a)和第三双工器(23)的分路端(23a)二者在连接点(41)处实现电气短路连接，从而形成物理上的连贯并简化为一体；所述的用于通行第一频段(A)的第二双工器(22)的分路端(22a)和第四双工器(24)的分路端(24a)二者在连接点(42)处实现电气短路连接，从而形成物理上的连贯并简化为一体。

9.一种多极化天线系统，其特征在于，包括：

第一圆极化天线(11)，与第一圆极化天线(11)呈极化正交关系的第二圆极化天线(12)，以及极化转换网络(20)；该极化转换网络(20)包括第一双工器(21)和第二双工器(22)以及和差网络(25)；所述第一双工器(21)与第二双工器(22)分别具有公共端(31、32)、第一分路端(21a，22a)和第二分路端(21b，22b)；

所述第一双工器(21)的公共端(31)与第一圆极化天线(11)的信号连接端口相连接；

所述第二双工器(22)的公共端(32)与第二圆极化天线(12)的信号连接端口相连接；

由第一双工器(21)和第二双工器(22)各自的第一分路端(21a，22a)分别用于传输彼此呈正交关系的圆极化信号；

所述和差网络(25)，具有第一端口(33)、第二端口(34)、第三端口(43)及第四端口(44)；

所述和差网络(25)的第一端口(33)与所述第一双工器(21)的第二分路端(21b，22b)相连接；用于将来自第三端口(43)的信号，转换为幅度均分、相位同相的两路信号分别经第一端口(33)和第二端口(34)输出；并分别通过第一圆极化天线(11)和第二圆极化天线(12)输出以在空中合成线极化信号；

所述和差网络(25)的第二端口(34)与第二双工器(22)相连接；用于将来自第四端口(44)的信号转换为幅度均分、相位反相的两路信号分别经第一端口(33)和第二端口(34)输出；并分别通过第一圆极化天线(11)和第二圆极化天线(12)输出以在空中合成线极化信号。

10.根据权利要求9所述的多极化天线系统，其特征在于，第一双工器(21)的第一分路端(21a)与第二分路端(21b)分别用于通行第一频段(A)和第二频段(B)的信号；第二双工器(22)的第一分路端(22a)与第二分路端(22b)分别用于通行第一频段(A)和第二频段(B)的信号；

所述的第一频段(A)与第二频段(B)属于同一移动通信系统频段的不同子频段，其中第一频段(A)为所述同一移动通信系统的接收频段，第二频段(B)是所述同一移动通信系统的发射频段。

11.根据权利要求9至10中任意一项所述的多极化天线系统，其特征在于，所述和差网络(25)包括3dB 90°混合电桥和第一移相器，该3dB 90°混合电桥与和差网络(25)一一对应提供所述四个端口(33、34、43、44)，其中3dB 90°混合电桥的第一端口(33)处串接所述第一移相器(39)，该移相器(39)使得馈入至该3dB 90°混合电桥的第一端口(33)和第二端口(34)的信号的相位相差90°。

12.根据权利要求9所述的多极化天线系统，其特征在于，所述3dB 90°混合电桥所提供的第二端口(34)处串接有第二移相器，所述第二移相器的移相量与所述第一移相器的移相量之差为±90°。

13.根据权利要求9至10中任意一项所述的多极化天线系统，其特征在于，所述和差网络由一180°混合电桥实现，该180°混合电桥为和差网络(25)一一对应提供所述四个端口(33、34、43、44)。

14.根据权利要求9至10中任意一项所述的多极化天线系统，其特征在于，还包括第三双工器(23)和第四双工器(24)，第三双工器(23)和第四双工器(24)分别具有公共端(51、52)、第一分路端(23a、24a)和第二分路端(23b、24b)；

由第一双工器(21)的第一分路端(21a)连接第三双工器(23)的第一分路端(23a)；由第二双工器(22)的第一分路端(22a)连接第四双工器(24)的第一分路端(24a)；

所述和差网络的第三端口(43)连接第三双工器(23)的第二分路端(23b)；所述和差网络的第四端口(44)，连接第四双工器(24)的第二分路端(24b)。

15.一种极化转换网络，用于处理第一圆极化天线(11)和第二圆极化天线(12)的信号，其中第一圆极化天线(11)与第二圆极化天线(12)的辐射信号呈极化正交关系，其特征在于，包括：第一双工器(21)和第二双工器(22)以及和差网络(25)；所述第一双工器(21)与第二双工器(22)分别具有公共端(31、32)、第一分路端(21a，22a)和第二分路端(21b，22b)；

所述第一双工器(21)的公共端(31)与第一圆极化天线(11)的信号连接端口相连接，第一双工器(21)的第一分路端(21a)与第二分路端(21b)分别用于通行第一频段(A)和第二频段(B)的信号；

所述第二双工器(22)的公共端(32)与第二圆极化天线(12)的信号连接端口相连接，第二双工器(22)的第一分路端(22a)与第二分路端(22b)分别用于通行第一频段(A)和第二频段(B)的信号；

由第一双工器(21)和第二双工器(22)各自的第一分路端(21a，22a)分别用于传输彼此呈正交关系的圆极化信号；

所述和差网络，具有第一端口(33)、第二端口(34)、第三端口(43)及第四端口(44)，用于将来自第一端口(33)和第二端口(34)的两路信号相加后从所述第三端口(43)输出，将来自第一端口(33)和第二端口(34)的两路信号相减后从所述第四端口(44)输出；

所述第一双工器(21)与第二双工器(22)各自的第二分路端(21b，22b)分别与所述和差网络(25)的第一端口(33)和第二端口(34)相连接；以由该和差网络将从其第一端口(33)和第二端口(34)馈入的呈现彼此正交的圆极化的第二频段(B)信号转换为呈现彼此正交的线极化信号后分别从第三端口(43)和第四端口(44)输出，由所述第三端口(43)和第四端口(44)分别输出彼此呈正交关系的线极化信号。

16.根据权利要求15所述的极化转换网络，其特征在于，所述的第一频段(A)与第二频段(B)属于同一移动通信系统频段的不同子频段，其中第一频段(A)为所述同一移动通信系统的发射频段，第二频段(B)是所述同一移动通信系统的接收频段。

17.根据权利要求15所述的极化转换网络，其特征在于，所述和差网络用于将来自第一端口(33)和第二端口(34)的两路信号相加后从所述第三端口(43)输出，同时，将来自第一端口(33)和第二端口(34)的两路信号相减后从所述第四端口(44)输出。

18.根据权利要求15至17中任意一项所述的极化转换网络，其特征在于，所述和差网络包括3dB 90°混合电桥和第一移相器，该3dB 90°混合电桥与和差网络一一对应提供所述四个端口(33、34、43、44)，其中的第一端口(33)处串接所述第一移相器(39)，该移相器(39)使得馈入至该3dB 90°混合电桥的第一端口(33)和第二端口(34)的信号的相位相差90°。

19.根据权利要求15所述的极化转换网络，其特征在于，所述3dB 90°混合电桥所提供的第二端口(34)处串接有第二移相器，所述第二移相器的移相量与所述第一移相器的移相量之差为±90°。

20.根据权利要求15至17中任意一项所述的极化转换网络，其特征在于，所述和差网络由一180°混合电桥实现，该180°混合电桥为和差网络一一对应提供所述四个端口(33、34、43、44)。

21.根据权利要求15至17中任意一项所述的极化转换网络，其特征在于，还包括第三双工器(23)和第四双工器(24)，第三双工器(23)和第四双工器(24)分别具有公共端(51、52)、第一分路端(23a、24a)和第二分路端(23b、24b)；

由第一双工器(21)的第一分路端(21a)连接第三双工器(23)的第一分路端(23a)；由第二双工器(22)的第一分路端(22a)连接第四双工器(24)的第一分路端(24a)；

所述和差网络的第三端口(43)连接第三双工器(23)的第二分路端(23b)；所述和差网络的第四端口(44)，连接第四双工器(24)的第二分路端(24b)。

22.一种极化转换网络，用于处理第一圆极化天线(11)和第二圆极化天线(12)的信号，其中第一圆极化天线(11)与第二圆极化天线(12)的辐射信号呈极化正交关系，其特征在于，包括：包括第一双工器(21)和第二双工器(22)以及和差网络(25)；所述第一双工器(21)与第二双工器(22)分别具有公共端(31、32)、第一分路端(21a，22a)和第二分路端(21b，22b)

所述第一双工器(21)的公共端(31)与第一圆极化天线(11)的信号连接端口相连接；

所述第二双工器(22)的公共端(32)与第二圆极化天线(12)的信号连接端口相连接；

由第一双工器(21)和第二双工器(22)各自的第一分路端(21a，22a)分别用于传输彼此呈正交关系的圆极化信号；

所述和差网络，具有第一端口(33)、第二端口(34)、第三端口(43)及第四端口(44)，

所述和差网络(25)的第一端口(33)与所述第一双工器(21)的第二分路端(21b，22b)相连接；用于将来自第三端口(43)的信号，转换为幅度均分、相位同相的两路信号分别经第一端口(33)和第二端口(34)输出；并分别通过第一圆极化天线(11)和第二圆极化天线(12)输出以在空中合成线极化信号；

所述和差网络(25)的第二端口(34)与第二双工器(22)相连接；用于将来自第四端口(44)的信号转换为幅度均分、相位反相的两路信号分别经第一端口(33)和第二端口(34)输出；并分别通过第一圆极化天线(11)和第二圆极化天线(12)以在空中合成线极化信号。

23.根据权利要求22所述的极化转换网络，其特征在于，第一双工器(21)的第一分路端(21a)与第二分路端(21b)分别用于通行第一频段(A)和第二频段(B)的信号，第二双工器(22)的第一分路端(22a)与第二分路端(22b)分别用于通行第一频段(A)和第二频段(B)的信号；

所述的第一频段(A)与第二频段(B)属于同一移动通信系统频段的不同子频段，其中第一频段(A)为所述同一移动通信系统的接收频段，第二频段(B)是所述同一移动通信系统的发射频段。

24.根据权利要求22至23中任意一项所述的极化转换网络，其特征在于，所述和差网络包括3dB 90°混合电桥和第一移相器，该3dB 90°混合电桥与和差网络一一对应提供所述四个端口(33、34、43、44)，其中的第一端口(33)处串接所述第一移相器(39)，该移相器(39)使得馈入至该3dB 90°混合电桥的第一端口(33)和第二端口(34)的信号的相位相差90°。

25.根据权利要求22所述的极化转换网络，其特征在于，所述3dB 90°混合电桥所提供的第二端口(34)处串接有第二移相器，所述第二移相器的移相量与所述第一移相器的移相量之差为±90°。

26.根据权利要求22至23中任意一项所述的极化转换网络，其特征在于，所述和差网络由一180°混合电桥实现，该180°混合电桥为和差网络一一对应提供所述四个端口(33、34、43、44)。

27.根据权利要求22至23中任意一项所述的极化转换网络，其特征在于，还包括第三双工器(23)和第四双工器(24)，第三双工器(23)和第四双工器(24)分别具有公共端(51、52)、第一分路端(23a、24a)和第二分路端(23b、24b)；

由第一双工器(21)的第一分路端(21a)连接第三双工器(23)的第一分路端(23a)；由第二双工器(22)的第一分路端(22a)连接第四双工器(24)的第一分路端(24a)；

所述和差网络的第三端口(43)连接第三双工器(23)的第二分路端(23b)；所述和差网络的第四端口(44)，连接第四双工器(24)的第二分路端(24b)。