随着人们对通信质量和通信速率的需求日益增加,多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）技术成为4G（the 4th Generation）和5G（the 5th Generation）通信的核心技术之一。近年来基站天线多采用双极化MIMO天线的形式,主要是利用其分集增益和复用增益来提高信道容量、降低多径衰落、提高信噪比,从而提高通信质量和通信速率。天线数目的增多会导致天线系统体积增大,而基站的空间资源有限,要在有限空间内布置更多天线则势必会使天线之间的耦合增强,尤其是双极化天线。因此,进行密集多通道双极化MIMO天线的设计极具挑战性。为了在有限空间内布置更多天线,并减小单元间的互耦,一方面需要减小天线尺寸,另一方面需要设计解耦结构从而保证天线单元各端口之间具有较高的隔离度。时间反演技术所具有的自适应空时同步聚焦特性,使其能够在无线通信系统中保证信息的安全独立传输,起到提高通信质量的作用。将设计的密集双极化MIMO天线用于时间反演通信,研究其超分辨聚焦特性。研究工作具有创新性和实际应用价值。本论文主要研究设计密集多通道双极化MIMO天线,并研究该天线的超分辨聚焦特性。论文主要内容如下:第一章主要介绍双极化MIMO天线和时间反演技术的研究背景和意义,然后分别介绍双极化MIMO天线的研究现状和时间反演技术的研究现状。第二章主要介绍天线相关理论,包括微带天线和双极化天线工作原理,MIMO技术及天线基本参数、天线小型化、及天线解耦技术。最后介绍MIMO天线的时间反演超分辨聚焦特性实验方案。第三章介绍密集多通道双极化天线的设计,包括天线单元的设计、两单元和四单元MIMO天线的设计。首先基于开槽技术设计了一个具有高隔离度和高交叉极化比的小型双极化天线单元。然后将天线单元组成中心间距为0.36λ₀（λ₀表示在中心频点处的自由空间波长）两单元MIMO天线,分别采用不对称“V”型短路枝节、地板开槽、对称“V”型枝节三种隔离结构来降低端口间的互耦。并进一步设计了中心间距为0.5λ₀和0.36λ₀的两单元和四单元密集双极化MIMO天线,都实现了较高的隔离度和交叉极化比。说明所设计的天线和隔离结构可以应用于不同间距和不同天线数目的MIMO天线中,且均实现良好的性能,方便拓展具有实用价值。第四章介绍密集多通道双极化MIMO天线的时间反演超分辨聚焦特性。将第三章设计的两个不同性能的四单元双极化MIMO天线及参考天线作为目标天线,分别研究当时间反演镜天线为单极化和双极化偶极子天线时,目标天线的时间反演聚焦特性。第五章总结了全文所做的工作,指出论文中MIMO天线设计和时间反演超分辨聚焦实验方面的不足之处,并对后续工作进行了展望。