目前有限的传统2G/3G/LTE频谱资源中,频谱资源的拥挤程度日益严重,拓展5G频谱资源为大势所趋。天线作为无线通信系统中的关键器件,决定了无线通信的工作带宽、覆盖范围和传输速率。因此,用于第五代移动通信的高性能天线研究就具有广泛的实用价值和现实意义。5G时代,单个天线已经不足以支撑高速率无线通信了,两种基站天线新技术——大规模多输入多输出技术（Massive Multiple Input Multiple Output,Massive MIMO）和毫米波技术（Millimeter Wave,mmWave）备受瞩目。一方面,Massive MIMO天线系统天线单元数量庞大,其后端控制电路复杂,集成密度高,留给天线的空间有限,这使得单天线设计低剖面小型化设计尤为重要。另一方面,2019年11月22日,世界无线电通信大会2019（World Radiocommunication Conference 2019,WRC-19）在埃及沙姆沙伊赫召开,此次会议敲定了应用于5G网络的毫米波频段,为24.25-27.5GHz、37-43.5GHz、45.5-47GHz、47.2-48.2和66-71GHz。毫米波通信系统建设已提上日程,毫米波天线的设计迫在眉睫。本文根据以上趋势,分别设计了三种天线。第一款,针对天线多频宽带及低剖面的需求,设计了一款基于超表面的基片集成磁电偶极子天线。传统磁电偶极子天线具有高前后比,宽带宽,高增益的优秀性能,但往往结构复杂制作困难和剖面高。因此,该款天线利用基片集成技术重新设计磁电偶极子,使其便于制作。利用阶梯型缝隙结构,天线产生多个相互靠近的谐振点,从而产生宽带宽。第二款,针对天线扩大覆盖范围的需求,设计了一款由三根磁电偶极子天线组成共形MIMO天线系统。通过重新设计单一磁电偶极子,使得一个主偶极子和一对副偶极子组合成一个天线单元,用以实现双频辐射。该天线采用共形几何结构便于安装在柱面,在天线H面具有较宽波束宽度。第三款,针对毫米波天线宽频的需求,设计了一款结构紧凑的宽带圆极化磁电偶极子天线阵,利用旋转对称的辐射贴片产生宽频磁电偶极子单元;同时还提出了新型基片集成波导（SIW）转同轴线的转换器结构,将同轴馈电的磁电偶极子与SIW馈电网络连接起来;基于这个转换器提出了一种新型一分四功分器,具有宽频特性,将其用于序列旋转馈电网络中;通过SIW的序列旋转馈电网络实现更宽的轴比带宽及3dB增益带宽。以上述研究为基础,探索宽频、低剖面和高增益的5G天线理论及毫米波天线设计理论,以助力5G通信发展。