随着无线通信技术的快速发展,一方面人们对数据传输速率、通信质量、信道容量的要求越来越高,另一方面无线通信设备的尺寸越来越小、功能越来越多。MIMO技术作为目前无线通信领域的关键技术之一,能在不额外增加频谱资源和发射功率的情况下,成倍的提高信道容量、抑制信道衰落、改善通信质量、提高系统的数据传输率;而小型化、高隔离度的MIMO天线则保证了MIMO技术能顺利的应用在小尺寸的无线通信设备中。本文研究和设计了分别应用于WLAN无线通信系统、移动通信系统和UWB无线通信系统的小型化、高隔离度的MIMO天线,并进行了详细的仿真和分析,最后对这些天线进行了加工和测试,取得了良好的效果。本文的研究内容主要包括以下几个方面:1.研究和设计了一款小型双频双带线MIMO天线。该天线使用弯折单极子天线和一条耦合金属带来减小天线尺寸、辐射工作频带;使用一个I型地板枝节作为隔离结构来提高天线的隔离度,改善阻抗匹配。研究和分析了各辐射部分和I型地板隔离结构对天线性能的影响,最终的仿真和测试结果得到了很好的吻合,适用于WLAN无线通信系统。2.研究和设计了一款小型双频微带缝隙MIMO天线。该天线通过在微带天线的地板上蚀刻一个倒L型的缝隙进行辐射来增加工作带宽,成功使天线得到了小型化。同时再使用一个地板矩形槽作为隔离结构,进一步降低天线的耦合,提高天线的隔离度。讨论了单极子天线和槽结构各参数对天线性能的影响,加工和测试结果表明该小型双频MIMO天线性能良好,同样适用于WLAN无线通信系统。3.研究和设计了一款极化可重构天线。针对一般的极化可重构天线阻抗带宽和轴比带宽窄的特点,提出了阶梯型缺陷地微扰结构,并研究了其对天线性能的影响;同时将作为开关的PIN二极管放置于地板上的设计可以省去其偏置电路的交直隔离网络,大大简化天线设计的复杂度。测试结果表明该天线工作在WLAN2.4 GHz频段,可以在线极化、左旋圆极化和右旋圆极化之间进行重构,对比功能类似的天线,其阻抗带宽和轴比带宽都有大幅提升。4.研究和设计了一款用于手机等移动通信设备的MIMO天线。该天线在弯折单极子天线的基础上添加了一条短路金属带来扩大工作频段;两个倒C型的地板枝节被引入到单元天线之间作为隔离结构,并对其起到的效果进行了研究和分析。测试结果显示该天线在拥有小尺寸辐射单元的同时,保持了宽带和低耦合的良好性能,可以用于大部分2G、3G、4G频段和部分其他移动通信系统。5.研究和设计了一款小型化的三阻带UWB-MIMO天线。在分析了半切法对UWB单极子天线小型化的效果的基础上,设计了一款半切UWB-MIMO天线;在研究了T型地板枝节对天线的影响之后,使用其作为隔离结构成功实现了对该天线的小型化和高隔离。针对UWB系统需要滤波功能的要求,使用2个槽结构得到了三个互相独立的阻带频段,仿真和测试结果表明这三个阻带频段完全覆盖目标频段,达到设计目的。同时天线辐射性能良好,适用于UWB系统。