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在全新连接世界的通信技术背景下，通信的容量需求更大，通信的速率要求更快。传统的技术只是简单靠增大发射功率和提高频率带宽，来提高通信容量和速率。MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术，利用不相干信道传输无线波，使频谱利用率大大提高，通信容量也跟随上升，故设计高增益和高隔离度MIMO天线具有广阔的发展空间。 本文主要针对目前MIMO天线去耦去相关技术存在的问题，设计利用天线单元母体本身特殊结构和正交模式机理实现去耦去相关性，并将双极化单元MIMO天线组成阵列，提高天线增益和空间辐射角度分集性能，对天线实物进行S参数测试。论文的主要工作分为以下三大部分: 首先，利用天线母体本身特殊结构和激励正交模式电流实现去耦去相关的MIMO天线设计。考虑到传统的MIMO天线都是通过加载去耦网络和寄生单元进行去耦去相关性，结构复杂而且引入的寄生单元辐射对天线母体谐振有影响。分析三角形表面波电流模式，将共面波导单极子外围接地板部分设计为大三角形槽状，与单极子上部加载的小三角形槽耦合成沙漏状渐变结构MIMO天线，给出了渐变状结构在不同激励下的电磁电流机理分析，之后分析了临近口径耦合部分的等效电路。并利用电磁仿真结果，计算天线端口间相关系数，分析天线的空间分集能力。 其次，带尾翼调谐蝴蝶形耦合槽共面波导单极子MIMO双频天线的设计。将前面一款MIMO天线单极子外围大三角形槽变换为方形槽，然后通过在天线端口1单极子引入折叠枝节和天线端口2加载带双鲫鱼状尾翼调谐蝴蝶形耦合槽，谐振产生更多电流路径，天线谐振工作在WLAN/WiMAX双频段，之后分析了天线端口1共面波导部分相关等效电路。通过后续仿真分析，这款双频MIMO天线阻抗匹配良好，有很好的空间分集性能，形成的辐射波在空间有一定方向性。 最后，设计正交模式双极化MIMO阵列天线。考虑极化分集技术，辐射的电磁波在空间形成多条独立路径，各独立路径传输波在空间交叉耦合小，降低天线单元之间互耦相关性。利用阵因子实现对空间特定面上波瓣进行压缩，将多副双端口双极化天线单元组成一个阵形。优化天线阵列的排列方式和角度，让天线的能量集中辐射于空间不同方向，降低多天线单元辐射波在空间的耦合效应，辐射波在空间表现出极化分集。