可重构天线是目前天线领域的前沿课题，同时，它也是未来天线发展的方向。它仍具有传统意义上天线的基本结构，然而，通过加载电子器件或使用机械方法等来改变天线辐射体的结构，天线的谐振特性和辐射特性就会得到大幅扩展，从而，它成为多个天线在功能上的叠加。由于可重构天线功能上的多样性，它不仅能满足当代通讯信道多变，高速率的要求，又能极大地降低通讯平台上天线的数量，简化电磁环境，具有重要的实用价值。然而，由于天线的频率特性和辐射特性紧密关联这一固有的性质，在对天线的某一特性，如谐振频率，做出重构时，往往会“牵一发而动全身”地影响天线的其它特性，如极化或辐射方向图，最终导致设计的失败。此外，除去天线本身的设计，结构简单，对天线性能影响较小的直流偏置电路的设计也是可重构天线的难点。我们从频率可重构，极化可重构，方向图可重构及频率和极化混合重构这四个层次入手，对可重构天线进行了全面的研究。提出，加工并测试了多种新型可重构天线及直流馈电方法，有效地解决了在当前可重构天线领域中存在的一些关键问题。另外，我们从现有的文献调研得知，目前，虽然国内外学者对可重构天线的研究日趋深入，可是利用天线可重构的机制来提高实际通信系统性能的相关报道还比较稀少。我们针对这一问题，细致研究了极化可重构和方向图可重构天线在多输入多输出（Multiple-Input-Multiple-Output，MIMO）通讯系统中的应用，通过一系列实验，对可重构天线提高MIMO信道容量的能力进行了量化评估，同时也对影响这种能力的相关因素进行了分析说明。具体来讲，这篇论文的主要内容可以概括为如下五部分：1.针对目前大部分的频率可调天线为窄带可调这一问题，提出了一种基于微带准八木折合振子或振子天线的频率可重构方法。该方法不仅可以实现宽频带频率可调，而且在整个频带内能够保持辐射特性的稳定。利用折合振子作为准八木天线的激励元，可以使直流偏置电路远离天线辐射体，从而避免直流引线对天线的阻抗和辐射特性产生不利影响，这一点对于毫米波波段的频率可重构天线的设计尤为重要。基于此方法，我们设计了两种微波波段分别是频率连续、离散可调的可重构天线，以及一种毫米波波段的频率离散可调的可重构天线。此外，我们还设计了一种频率可重构准八木振子天线阵列，并且提出了一种新型的直流感性馈线的方式来控制加载在天线上的PIN二极管。2.提出了一种加载了U型缝隙的微带贴片极化可重构天线。目前文献中提及的极化可重构天线主要集中在左旋圆极化和右旋圆极化之间的切换，较少有成功的设计能够在两种圆极化和线极化之间重构，并具有较宽的三种极化方式重叠的频率和3dB轴比带宽。我们根据U型缝隙极化可重构天线的设计思想，设计了一种能够在圆极化和线极化之间可调的极化可重构天线。所提出的天线不仅具有较宽的频率特性和极化特性，而且直流控制电路简单。通过对天线原型的测试，证明了这种方法的正确性和有效性。3.提出了一种辐射方向图可重构的微带天线。该天线主要针对采用方向图分集接收的MIMO系统对天线的要求而设计。应用于MIMO系统中的方向图可重构天线需要具备两点特性：一是天线可以在较多的不同方向图之间切换；二是各个方向图之间的相关性系数较低。此外，可重构天线的直流控制电路须尽可能简单。我们所提出的方向图可重构天线，能够辐射三种远场方向图，并且三种方向图呈现互补模式，从而使方向图之间的相关性系数很低。另外，该可重构天线结构紧凑，频率带宽较宽，并且不需要任何直流偏置电路就可控制所加载的PIN二极管。4.提出了一种在单一正方形微带贴片天线上，实现频率和极化均独立可调的混合重构天线。可重构天线的终极目标就是在单一天线上实现谐振频率，极化模式，方向图的独立可调。目前，已有学者在频率和方向图混合重构天线设计上取得了一些成果，但还没有成熟的关于频率和极化混合可重构天线的设计报道出来。我们利用一个简单的微带贴片天线，设计出一个可以在水平，垂直和45°三种极化方式之间切换的可重构天线，并且天线的每一种极化方式的谐振频率均独立可调。频率调节的比率最高可达1.67。5.为了研究可重构天线在无线通信系统中的实际应用，我们将第二部分和第三部分中的极化和方向图可重构天线分别应用到正交频分复用（OrthogonalFrequency Division Multiplexing，OFDM）调制的2×2MIMO通系统即2×2MIMO-OFDM系统。为了将极化或者方向图分集与天线增益这两个对信道容量均有作用的因素分开讨论，我们采用了两种不同的信道矩阵归一化方法，从而，可以准确地衡量出由极化或方向图分集所带来的系统信道容量的增加百分比。对于加载有极化可重构天线的MIMO系统，具有相异极化方式天线系统的信道容量与具有相同极化方式天线系统的信道容量进行了对比。对于具有方向图可重构天线的MIMO系统，系统的信道容量与一个加载有全向天线的系统的信道容量进行了对比。通过对实际MIMO信道的测量，量化评估了极化和方向图可重构天线提高系统信道容量的能力，并分析了影响可重构天线提升通信系统性能的相关因素。