伴随着科学技术的快速发展,人们对无线通信的要求越来越高。尤其是高速率、高可靠性、低时延无线通信成为许多新应用场景的首要需求。无线通信系统性能的优劣主要取决于组成系统的各部件性能,包括天线、信号处理器、接收机等多个方面。其中天线作为无线通信系统最前端设备,对整个无线通信系统的性能产生重要影响。为了满足人们对大规模数据高速无线传输的需求,多天线技术已经开始被广泛研究,其中包括MIMO(Multiple-Intput and Multiple-Output)技术和认知无线电技术。MIMO技术是在发射端和接收端安装多对天线,利用无线信道的多径效应,能够多路并行同时传输信息,而认知无线电技术则可以根据需要动态调节设备的工作特性,实现最优高速传输。他们都能够在不增加额外频谱和发射功率的前提下显著提高数据传输速率和可靠性。在此背景下,本文针对多天线技术展开了研究,主要工作为:1.提出了两款耦合馈电共享辐射贴片极高端口隔离度二单元微带MIMO天线。详细研究了两款MIMO天线端口散射参数、辐射方向图、单元天线间的相关性、天线辐射效率、辐射增益等特性。单频微带MIMO天线谐振于5 GHz,能够应用于WLAN(Wireless Local Area Network)系统中。两个单元天线共用中间正方形辐射贴片,将二单元天线几何尺寸减小了50%。利用了缝隙加载技术进一步将天线尺寸减小8.48%,最终将天线平面尺寸缩小为一个边长为1 cm的正方形。同时利用极化分集、微扰和非对称馈电等综合技术提高了单元天线端口间隔离度,实现了工作频带内S12/S21<-27.9dB,峰值达到-50.0 dB。双频微带MIMO天线的两个谐振频点分别为2.4 GHz和5 GHz,能够同时覆盖WLAN的高低两个频点。该双频天线谐振于基模和高次模,利用辐射贴片中心处加载的正方形缝隙修正了高次模谐振频点处畸变的辐射方向图。实测结果验证了两个天线的可行和可靠性。2.提出了基于离散寄生单元结构的单天线和MIMO天线。该系列天线结构主要分为离散寄生辐射结构和激励馈电结构两个部分。单元天线有四个寄生单元,是一款高增益宽频带线极化双层微带天线,阻抗带宽为27.0%,增益达6.52 dBi。两款二单元微带MIMO天线均有六个寄生单元,两款天线阻抗带宽分别为32.1%、26.6%,增益分别为6.52 dBi、6.47 dBi。四单元MIMO天线结构中共用了十个寄生单元,该天线阻抗带宽和辐射增益分别为23.8%、5.40 dBi。利用极化分集技术,MIMO天线端口隔离度均小于-15 dB。实测结果也验证了该系统四款天线的可行和可靠性。3.认知无线电是另一种有效提高频谱利用率的技术,系统主要前端设备是可重构天线。本文提出了两款结构相似、极化和频率同时可重构双层微带可重构天线。一款是利用PIN开关二级管对天线馈电结构进行重构而实现了对天线极化模式和谐振频率可重构,另一款是基于连续周期性地旋转上层辐射贴片而实现的可重构。第一款天线在线极化模式下能够在5.36 GHz和5.64 GHz两个频点间重构;同时在5.36 GHz频点处能够实现三种极化模式的重构,分别为线极化、左旋圆极化和右旋圆极化。第二款天线在线极化模式下能够在4.77 GHz和5.03 GHz两个频点间重构:同时在4.77 GHz频点处能够实现三种极化模式的重构。两款天线在每个工作模式下均获得了优于单层微带天线的辐射效率和辐射增益,分别达93.2%、5.57 dBi和80.6%、2.73 dBi4.提出了一款双频带三种极化模式可重构的单平面CPW(Coplanar Waveguide)馈电天线。两个频带的相对阻抗带宽分别为27.7%(2.30 GHz~3.04 GHz)和7.32%(4.34GHz~4.67 GHz)。详细研究了该天线的端口和辐射特性,因为该天线是单平面天线,垂直于天线平面的两个方向都有辐射,所以天线辐射效率较高,两个频带上分别达93%和92%。双向辐射同时也降低了天线增益,分别为2.30 dBi和3.52 dBi。实测结果验证了天线的可靠性。