随着当下4G/4G+(第四代通信系统)的迅速发展与成熟,各国、各机构已将研发的重心转移到未来的5G通信(第五代通信系统)上来。虽然目前全球统一的5G标准还未问世,但用户越来越多样化的使用场景和对高质量无线通信服务的需求已经昭示了未来5G通信将要演进的方向。在5G系统下,峰值速率、用户体验速率、频谱效率和一些新的指标都将得到极大的提升,这无疑对智能终端设备的天线设计提出了极高的要求。MIMO(Multi-Input Multi-Output)通信技术可以在不占用更多频谱资源的前提下提升系统信道容量,但是,如何在智能机极为有限的内部空间下布局更多的天线单元,提高频谱利用效率,从而实现更高的信道容量是一个极大的挑战。针对这一问题,本文提出利用正交极化技术,在多天线单元紧凑布局的前提下实现单元间良好的隔离,从而有效地提升系统信道容量。首先,本文结合当下各国对5G通信研究的进展,分析讨论了未来5G可能的发展方向和关键的技术指标;紧接着,针对这些技术指标,分析其中天线设计的难点,并讨论相应的解决手段和存在的问题。其次,本文在第三章提出了一款基于方形环的耦合馈电8单元双极化MIMO天线。该天线基于微带天线的辐射机理,在其相邻两边进行耦合馈电,从而产生良好的双极化特性;本方案天线对地板无净空区需求,符合当下高屏占比乃至全面屏的设计潮流。天线良好的实测结果验证了本文“利用正交极化技术实现智能终端设备中布局多天线单元,进而提升频谱利用率、实现更高的信道容量”这一设计思路的可行性。再次,本文在第四章提出了一款基于混合天线的8单元双极化MIMO天线。本方案巧妙地将长直的偶极子天线和终端开路缝隙天线平行地布局于系统的长边,利用两者不同的辐射机理,产生极化相互正交的辐射,从而在紧凑布局的情况下,保证天线良好的电磁性能。该天线方案结构简单、占用空间小,符合当下窄边框、金属边框的设计潮流。最后,为提高空间利用率,实现更多的天线布局和更高的信道容量,本文第五章提出了一款基于三极化模块的12单元正交三极化MIMO天线。该三极化模块在极为紧凑的空间下实现了三个单元的布局,并且利用正交极化技术很好地保证了天线单元间的隔离。实测结果表明,该12单元MIMO天线能够提供近5倍于普通2×2 MIMO系统的信道容量,是未来5G系统下智能终端设备很好的选择。