在有限的体积内设计MIMO天线的难题是消除相关性,常见报道的解决方法有去相关性空间结构、去相关性网络结构以及极化分集和方向图分集等技术,这些方法的步骤均为先设计出紧耦合的多个天线,然后再进行去相关性的处理。本文研究的设计方法则是首先解决端口隔离的问题,建立具有端口隔离特性的二端口无源电路模型,然后依据电路模型建立具有端口隔离特性的二端口单辐射体MIMO天线模型,最后通过在端口做匹配网络或者调整天线的尺寸参数来优化馈电匹配。这种方法提供了另一种MIMO天线去相关性设计的思路,且基于此方法提出了两种具有端口隔离特性的简单基本的拓扑结构——线型和环型。本文采用此方法设计了两种类型的单辐射体MIMO天线模型,并分别设计了结构对应的双频天线。本文的主要研究内容如下:第一部分设计一款线型单辐射体MIMO天线。首先通过散射参数的分析建立一种最简单的具有端口隔离特性的无源电路模型——双端口线型电路,在ADS中仿真验证并且分析隔离特性的相关参量。然后根据电路模型设计一款双端口单辐射体MIMO天线,在HFSS中仿真验证并研究结构参数与天线性能的关系,最后依据前边得出的结构参数与性能的关系进行参数优化得到良好的端口匹配与尽量小的天线尺寸。第二部分设计两款环型单辐射体MIMO天线,分别为加载匹配网络的和不加载匹配网络的。首先基于Y参数分析得到环型电路实现端口隔离的条件,并在ADS中仿真验证。然后根据端口隔离条件设计出同时具有端口隔离特性与辐射特性的MIMO天线模型。最后分别使用加载匹配网络和调整天线参数的方法来实现天线端口的匹配。并且通过耦合因子与辐射效率两个参数来分析天线在两种尺寸参数下使用匹配网络的不同效果,引出了该天线设计方法需要注意的一个关键问题。第三部分则分别对线型与环型单辐射体MIMO天线做了双频带的扩展应用。同样是首先设计出具有双频带隔离特性的线型与环型无源电路模型,再根据电路模型设计出双频的单辐射体MIMO天线。