MIMO技术在不增加发射功率和频谱资源的情况下,能够成倍地提高信号传输的速率和通信信道的容量,在现代无线通信领域扮演着越来越重要的角色。MIMO天线作为MIMO系统的重要器件也随之成为了当前学术界的重要研究对象。本文围绕高隔离度的小型化MIMO天线展开了研究,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化的单频带MIMO天线。该天线由两个对称排列的单极子天线单元和蚀刻在中间地板上的一对互补开口谐振环组成。互补开口谐振环作为天线的隔离结构由连接单极子的微带线耦合馈电,用于降低单元间的互耦以及改善天线的匹配特性。测试结果表明,天线在5.8GHz不仅实现了小于-20dB的回波损耗和低于-24dB的单元间互耦,而且在辐射方向图、增益、效率以及包络相关系数方面,均具有良好的表现。2.研究和设计了一款应用于WLAN系统的小型化双频带MIMO天线。该天线由两个双频带天线单元组成。天线单元采用T形单极子和├形地板枝节分别负责产生5.5GHz和2.5GHz的谐振,除此以外,├形地板枝节还能够改善MIMO天线在高频段5.5GHz的隔离特性,将双频带降耦合问题简化为单频带问题。另外,天线在低频段的降耦合则是通过引入一条悬置金属线来实现的,这条金属线能够引入新的耦合抵消低频段的初始耦合。它是该设计中唯一被额外附加的隔离结构并且对天线的匹配特性影响很小。仿真和测试结果显示该MIMO天线的工作频带能够完全覆盖WLAN 2.4/5.2/5.8GHz的通信标准,且天线单元之间的隔离度大于20dB。3.研究和设计了一款工作在2.4、3.5和5.8GHz的小型化三频带MIMO天线。该天线由两个三频带天线单元和一条Ω形金属线组成。每个天线单元中存在一个T形单极子和两个倒L地板枝节。单极子由微带线直接馈电产生天线在3.5GHz的谐振,而两个地板枝节由单极子耦合馈电分别作为天线在2.4和5.8GHz的谐振结构。其中负责2.4GHz的谐振结构同时也是MIMO天线在另外两个高频段的隔离结构,可以通过抑制近场辐射来降低两天线单元之间的互耦。因此,该MIMO天线在较高的两个频段自带隔离特性,一个三频带的降耦合问题可以被简化为单频带问题。另外,用一条Ω形金属线连接两个2.4GHz的谐振结构来中和初始耦合,有效地减小了两个天线单元在低频段的互耦。这条Ω形金属线是该设计中唯一额外附加的隔离结构。该三频段MIMO天线覆盖了WiMAX的3.5GHz频段和WLAN的2.4/5.8GHz频段,而且单元间的互耦低于-18dB。4.研究和设计了一款具有三阻带特性的U形小型化超宽带天线。该天线的尺寸为24×33mm2,除阻带外,驻波比在2.8-12GHz的频率范围内均小于2。它的三阻带特性由两种不同类型的槽实现,蚀刻在辐射贴片上的两个C形半波长槽分别用于产生3.3-3.7GHz和7.25-7.75GHz的阻带,抑制了与Wimax、X-卫星频段之间的干扰。另外,采用U形缺陷地结构产生中间频段5-6GHz的阻带,不仅消除与WLAN系统的干扰,而且尽可能地降低了带阻结构之间的互耦。本设计通过参数扫描分析带阻结构之间的互耦特性,利用表面电流分布和等效电路图研究天线的阻带工作原理。该天线实测结果良好,适用于超宽带系统。5.研究和设计了一款高隔离度的小型化超宽带MIMO天线。该天线由两个超宽带缝隙天线组成,整体尺寸仅有22×26mm2。作为一个双元天线,它的体积小于大部分的单元超宽带天线。通过蚀刻在两单元之间的地板上的T形槽,改善了天线在低频段的匹配特性并且提高了4GHz以上频段单元之间的隔离度。另外,通过一条水平的线槽抵消了天线单元间在低频段的初始耦合,从而实现了3-4GHz的高隔离度。该MIMO天线的工作频率覆盖了3.1-10.6GHz整个超宽带频段,并且天线单元间的互耦在工作频带内均小于-18dB。