随着无线通信系统的快速发展,复杂的多媒体业务对信息传输速率的需求越来越高,虽然传统无线通信系统可以利用更好的技术使频谱利用率获得提高,但是系统的信道容量在很大程度上仍会受到有限频谱资源的限制。鉴于MIMO技术可以在不使用多余频谱的条件下,通过多径效应和信道衰落使信道容量和数据传输速率获得大幅度提升,因此在4G及目前大力发展的5G通信系统中都得到了广泛应用,甚至在整个无线通信领域中都起着至关重要的作用。MIMO天线是MIMO系统的关键器件之一,随着移动通信设备的小型化趋势,天线系统的小型化和单元间低耦合之间的矛盾成为天线设计的难点。在此背景下,小型化、高隔离度的MIMO天线设计是本文的研究重点。本文介绍了MIMO天线的研究背景及意义,对国内外研究现状进行阐述,从去耦原理的角度对几种常见的去耦技术进行概括。论文分别采用地板刻蚀槽孔、引入地板谐振枝节、以及加载电抗性负载虚拟元的方法,就MIMO天线去耦合工作展开研究,最终获得两款小型化、低耦合的MIMO天线。第一款MIMO天线采用地板开槽和加载地板谐振枝节两种方法来改善天线元间的耦合。为了减小天线系统整体尺寸,MIMO天线主要是由两个弯折的倒F型天线单元组成,通过在天线元间的地板上刻蚀T型槽和加载谐振枝节,在不扩大天线整体剖面尺寸的前提下,分别使天线低频和高频段的隔离度得到改善,馈电线上U型狭缝的加载也进一步扩展了天线5 GHz频段的带宽。最终该MIMO天线实现了2.37-2.53GHz以及4.79-5.86 GHz的频段覆盖,包含WLAN系统的2.4 GHz、5.2 GHz及5.8 GHz的频段范围,且在所需频段内两天线元的端口隔离度在15 dB以上,天线辐射特性总体较好。第二款MIMO天线通过加载电抗性负载虚拟元的方法使天线元间隔离度得到改善。MIMO天线是由三个线型平面单极子天线组成,首先基于寄生元去耦法理论,从阻抗角度对适用于三端口MIMO天线的电抗性负载虚拟元去耦法进行理论推导。通过在相邻天线元间引入电抗性负载虚拟元,并利用ADS仿真软件对电抗性负载进行调谐分析,使天线在工作频段内达到最佳隔离度,然后采用微带线和集总元件的方法分别对天线元进行阻抗匹配。该天线工作在3.5 GHz频段,在所需频带内相邻天线元间隔离度均大于30 dB,从而体现了该去耦方法的高效性。