本论文的所有天线设计均在小型化的基础上进行。围绕天线设计的几个热点问题,诸如多频段、可重构和多输入多输出(MIMO)系统等使用需求,分别探讨了其设计原理。经过进一步分析优化,设计了相关的天线结构。本文首先研究了用低剖面微带和印刷天线实现多、宽带天线的设计方法；然后通过对天线工作原理和性能参数的详细分析,选取适当的位置使用开关二极管控制天线的工作频率或极化方式；最后,从空间分集的角度对降低天线互耦的相关技术进行了探讨。本论文的主要研究工作和创新点可归纳为：1.设计了一个实现双频辐射的短路针加载斧形微带天线,天线工作频率为1.77和3.7GHz,高、低频的频率比可在1.639-2.616之间调节。天线半径只有8.42mm,比普通圆形贴片减小了85%。由于微带天线带宽较窄,进一步设计了一个小型化的折合印刷天线。通过使用相关设计方法,折合天线的λ/4谐振被激发,这个天线可以在1.26-1.3GHz(Galileo E6),2.49-2.92GHz(Wimax)和5.04-6GHz(WLAN)三个频段辐射。天线在中、高频带实现了几种谐振路径的混合辐射,因此具有较宽的辐射带宽。天线尺寸在1.28GHz下只有0.1λ0×0.0036λ0×0.0034λ0大小,具有非常好的小型化多频带辐射性能。2.设计了一种利用环形天线对倒L天线耦合馈电的频率可重构天线。通过对环形天线的短路边进行开关控制,天线可以分别工作在1.49-2.58GHz和3.78-9.28GHz两个宽频下,在1.49GHz时天线尺寸只有0.15λ0×0.066λ0×0.005λ0,具有很好的小型化可重构效果。3.利用缺陷地(DGS)结构和人工传输线单元实现了邻近耦合天线的小型化,贴片尺寸比普通微带贴片降低了68%。在此基础上,利用邻近耦合天线的不同耦合方式,通过控制馈线部分,实现了两种正交线极化的可重构。4.普通的孔径耦合天线为线极化辐射,本文通过在馈线的适当位置放置开路微带分支,使用两个PIN二极管进行控制,实现了天线的三极化可重构设计。所有的可重构元件及偏置电路均放置在金属地背后的馈线上,具有很好的屏蔽效果。天线在2.5GHz工作频率下的阻抗带宽为10.5%,圆极化轴比带宽为3.6%。5.研究了两个小型化印刷天线在1mm间距下的互耦问题,通过引入带阻滤波器的分析方法,设计了一个多频隔离结构,天线与隔离结构以非常紧凑的方式结合,工作于2.42,3.43和5GHz三个频率下,且两天线的S21均在-10dB以下。6.设计了一个频率可重构的MIMO天线,利用中心接地连接线(CSNL)技术在辐射频率处的S21曲线上产生凹陷,天线的互耦明显降低。通过控制二极管的通断,天线可以分别工作在1.616 GHz和2.51 GHz的工作频率下,具有较大的可重构频率范围。此时,S21最低处达-24dB。可重构天线系统的尺寸在1.6GHz下为0.195λ0×0.208λ0×0.03λ0。最后将这种隔离方式与文献中提出的方式做比较,证明CSNL在两PIFA天线相距较近时具有良好的隔离效果,且系统更加紧凑,另外,这种方法不会因为增加的隔离结构带来干扰频段。