无线通信技术是信息化、数字化社会的重要基础,在人们的生活、国民经济和国防应用中占据着重要地位。5G移动通信正极大地改变人们的生活方式和众多领域的商业模式,且不断推动B5G、6G等未来技术前进。大规模MIMO天线技术和多频共口径天线融合技术在5G及未来移动通信技术中占有重要地位,是应对未来移动通信系统多频段化、多制式化、多功能化、多标准化等挑战的重要技术途径。本论文开展宽带多天线融合及解耦方法研究,包括大规模MIMO天线解耦方法及宽带双频共口径天线融合方法研究,取得如下五方面创新性成果:1.基于“场对消”的解耦理论,提出了一种适用于大规模MIMO天线解耦的嵌入式解耦结构。嵌入式解耦结构由一对平行的C形金属枝节和一对并行的U形金属枝节构成。C形金属枝节和U形金属枝节解耦性能的叠加实现了嵌入式解耦结构的宽带解耦性能;同时,嵌入式解耦结构改善了天线单元因互耦导致的方向图畸变问题。实验结果表明,提出的嵌入式金属枝节解耦结构具有兼顾改善端口互耦和方向图畸变的功能,且不增加天线体积,具有工程价值,适用于大规模MIMO天线解耦。2.基于“复合多路抵消”的宽带解耦概念,提出了一种用复合型解耦结构进一步实现大规模MIMO天线宽带解耦的方法。复合型解耦结构由金属枝节和部分反射表面构成。金属枝节和部分反射表面解耦性能叠加增强了复合型解耦结构在宽带上的解耦性能,进一步提升解耦强度;另外,复合型解耦结构兼具方向图修复功能,能够改善天线单元因互耦导致的方向图畸变问题。实验结果表明,提出的复合型解耦结构能够在宽带内实现有效的解耦性能,兼具改善端口互耦和方向图畸变,为实现小间距的大规模MIMO天线提供了优选的解耦方法和实现方案。3.基于“辐射补偿”的双频融合原理,针对双频共口径天线中高低频天线工作性能出现的问题,提出了一种在双频共口径天线中引入低通部分反射表面实现双频融合的方法。低通部分反射表面对高频天线构成了Fabry-Perot谐振腔形成辐射补偿,对低频天线而言如透明的窗口,不影响低频天线的辐射性能。在此基础上,提出了引入双层低通部分反射表面扩展双频融合带宽的方法。实验结果表明,引入双层低通部分反射表面可有效实现宽带双频完全共口径天线融合。双频完全共口径融合天线在低频相对带宽45%,在高频相对带宽46.1%,均具有良好的阻抗匹配和辐射性能。4.基于“定向辐射补偿”的双频融合思路,针对“插花式”双频共口径天线中高频阵列和低频天线工作性能出现的问题,提出了一种在高频阵列侧方引入低通部分反射表面实现“定向辐射补偿”的双频融合方法。低通部分反射表面在高频具有部分反射特性,对高频阵列实现“定向辐射补偿”,修复高频阵列方向图主瓣在非最大辐射方向的凹陷。同时,低通部分反射表面在低频段具有全透射特性,因此不影响低频天线的辐射性能。另外,引入双层低通部分反射表可以有效扩展双频融合带宽。实验结果表明,引入双层低通部分反射表面可有效实现“插花式”宽带双频共口径天线融合。“插花式”宽带双频共口径融合天线在低频相对带宽36%,在高频相对带宽46.5%,均具有良好的辐射性能和阻抗匹配。5.基于“多重补偿”的双频融合思想,针对带宽增强型双频共口径天线中高频阵列和低频天线工作性能出现的问题,提出了一种引入低通部分反射表面和磁环实现双频融合的方法。低通部分反射表面实现了以下两个功能:高频阵列的定向辐射补偿和低频天线的低剖面化,即实现了“多重补偿”。引入的磁环抑制了高频天线在低频感应的共模电流,解决了低频天线方向图畸变问题。实验结果表明,引入单层低通部分反射表面和磁环可有效实现带宽增强型双频共口径天线融合。带宽增强型双频共口径融合天线在低频相对带宽为75%,在高频相对带宽为45%,均具有良好的阻抗匹配和辐射性能。上述研究成果丰富了宽带多天线理论与技术,为新一代移动通信基站大规模MIMO天线和多频天线融合提供了设计理论和实现方法。