在4G已经商用,5G即将到来的背景下,通信系统对信道容量、误码率、传输速率等都有了更高要求。作为4G/5G的核心技术之一,MIMO技术通过在发射端和接收端布置多根天线,可以很好的解决这个问题。在终端设备或者微基站设备小型化趋势下,MIMO天线同样面临着小型化趋势。与此同时,而不同国家地区不同运用商通信频段不一致,这也促进MIMO天线的宽带化趋势。因此研究和设计具有紧凑结构的宽带MIMO天线具有实用价值。本文首先介绍了MIMO天线的背景和发展趋势,对MIMO天线如何实现高隔离度、宽带和紧凑设计进行了归纳总结,为下文多款紧凑型宽带MIMO天线设计打下基础。接着介绍了MIMO天线基本模型和与MIMO天线相关的特殊性能指标,包括信道容量、相关系数、平均有效增益和分集增益。其次本文设计了一款多模宽带MIMO天线。其通过激励起天线的多个工作模式而实现宽带设计,通过共用部分辐射结构来实现小型化设计,端口之间的极化分集实现了高隔离度。论文通过电流和电场分布分析了天线端口1的工作模式。对设计的天线进行加工测试,测试结果和仿真结果基本一致。论文对其分集性能进行了测试,结果表明天线具有良好的分集性能。所设计天线尺寸为56×48mm~2,工作带宽1.91-4.98GHz,该天线可以用于宽带无线终端通信系统。第三,为解决超宽带MIMO天线小型化问题,设了一款基于Koch分形结构的紧凑型超宽带MIMO天线。该天线通过在辐射振子和缝隙边缘设置Koch分形结构实现了天线的小型化设计,通过利用天线本身的定向辐射特性和地板开槽实现了高隔离度。对所设计的天线进行了加工测试,电路参数测试了全频段,辐射参数由于测试环境限制测试了6GHz以下部分频点。论文同时分析了测试和仿真误差产生的原因。所设计的超宽带MIMO天线尺寸仅为32×23mm~2。最后,为了实现MIMO系统通信容量的进一步提升,设计了一款10端口双极化MIMO天线,包含5个水平极化单元和5个垂直极化单元。相同极化单元之间隔离度通过天线的端射性能提高,不同极化天线单元之间通过极化分集实现了高隔离度。所设计10端口MIMO天线垂直和水平极化工作带宽为1.9-3.34GHz,天线单元隔离大于17dB。该天线可以可应用于多接入点场景下的无线通信设备。论文设计的三款MIMO天线,都具有结构紧凑和宽带特性,但仍然存在一些不足。所设计的超宽带MIMO天线工作频段中,包含了WLAN/WiWAX等民用频带,需要对这些频段进行陷波处理,以降低通信干扰。所设计的多端口MIMO天线实物验证由于时间关系并未进行,其对信道容量提升作用也需要进一步验证。因此,三款天线的研究还可以进一步深入。