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第五代（fifth-generation,5G）通信系统将采用sub-6 GHz（频率低于6 GHz）频段和毫米波（millimeter-wave,mm Wave）频段的无线电信号。由于sub-6 GHz频段的无线电信号具有更低传输损耗的优势,它将在5G通信系统中扮演重要的角色,因此本文研究sub-6 GHz频段的终端MIMO（multiple-input and multiple-output）天线关键技术。MIMO技术可以显著提高无线通信系统的信道容量。然而现有的MIMO天线阵列面临（1）多频段覆盖、（2）高隔离度、（3）抗金属环境的挑战。针对上述挑战,本文提出了“混合模式”、“低损模式调节”和“多自由度去耦合”理念。在上述一个或多个理念的指导下,本文提出了三款新型MIMO天线阵列,克服了当前5G通信系统中终端MIMO天线阵列面临的挑战。首先,提出了一款工作于LTE（long term evolution）band 42（3.4–3.6 GHz）和LTE band 46（5.15–5.925 GHz）的双频8单元5G手机MIMO天线阵列。天线阵列中的天线单元包含1个L形开口槽天线（L-shaped open slot antenna,LA）和1个U形单极子天线（U-shaped monopole antenna,UA）。在“混合模式”理念的指导下,通过在UA附近的地板上刻蚀1个L形开口槽,成功激发了额外的槽谐振模式。通过混合天线单元中额外的槽谐振模式（LA）和原先的单极子谐振模式（UA）,天线阵列实现了相互独立的双频覆盖,从而克服挑战（1）。其次,提出了一款应用于5G手机的双频高隔离度8单元天线阵列,天线阵列工作在LTE band 42（3.4–3.6 GHz）和5.8-GHz wireless wide area network（WLAN）band（5.725–5.875 GHz）。在“低损模式调节”和“多自由度去耦合”理念的指导下,提出了频率比为1∶1.7的折叠L形天线和平衡模式激励的耦合馈电U形天线。天线阵列在LTE band 42可用于8×8（使用8个天线单元）MIMO系统,在5.8-GHz WLAN band可用于4×4（使用4个天线单元）MIMO系统。在工作频段内,天线阵列利用极化分集、平衡模式激励和方向图多样性实现了高隔离度,这有效地克服了挑战（1）和（2）。最后,提出了一款应用于5G金属边框手机的双频8单元MIMO天线阵列,天线阵列工作在LTE band 41（2.496–2.69 GHz）和3.5-GHz band（3.3–3.7 GHz）。天线阵列包含4个双天线单元模块（dual-antenna building block,DABB）,每个DABB由2个相同的天线单元和连接在它们之间的中和线（neutralization line,NL）构成。通过集成天线单元与金属边框,使得金属边框成为天线单元的一部分并参与辐射,这有效地克服了天线单元与金属边框的强耦合。在“混合模式”和“低损模式调节”理念的指导下,通过在天线单元添加串联电容C1、左枝节和串联电容C2,天线阵列在金属环境下实现了多频段,这有效地克服了挑战（1）和（3）。