近年来，由于频谱资源稀缺对通信容量和通信速率的要求逐步提高，MIMO技术具有空间复用和空间分集特性，可以在相同带宽和信噪比条件下提高系统容量，有效提高频谱利用率。随着集成技术的发展和新型无线通信系统的兴起，要求终端天线能够满足小型化、多频覆盖的特点，另外还需考虑MIMO天线中多个天线单元间的互耦作用对天线性能的影响。综上所述，设计具备多频、小型化和高隔离度的MIMO天线具有实际意义。　　本文主要针对WLAN/WiMAX无线通信系统的要求和目前MIMO天线的降耦技术所存在的隔离度与耦合、小型化与增益等主要问题，提出基于金字塔变形结构的多频MIMO天线，综合利用正交极化、特殊地板和中位线结构来降低耦合，在保证正常增益的前提下提高隔离度。通过仿真和优化重点设计了三个系列天线，并对其回波损耗、隔离度、辐射方向图等方面进行了理论分析。论文工作主要分为以下几个方面:　　首先研究了基于金字塔变形的宽带MIMO天线系列设计，将寄生单元、单极子、接地板组合设计成结构紧凑的金字塔变形结构。对金字塔变形结构的顶端进行组合设计使双天线单元能共用顶端寄生单元结构，成功地降低了天线复杂度并减小尺寸。增加方形寄生单元后天线的带宽从4.69 GHz～6.12 GHz拓展为3.47GHz～7.55 GHz，增益从0.99 dB提高到2.23 dB。增加地板缝隙结构后天线的隔离度参数S21的曲线整体下移，下移幅度最多达5 dB。最终天线可以工作在3.47GHz～7.55 GHz频段，覆盖了WLAN的5.2/5.5 GHz频段和WiMAX的3.5/5.5GHz频段，并且在工作频段内S21≤-12 dB，可达到实际工程应用需求。　　其次进一步深入探讨了基于金字塔变形的多频MIMO天线系列的设计。在上一系列天线关键参数特性分析的基础上，对金字塔变形结构的三个部分都进行了改变。将顶端寄生单元由方形变为分离的等腰三角形;中部单极子辐射臂水平部分通过两种不同电长度的弯曲枝节，实现双频工作;底端引入F形缝隙并进行结构变形，增大了天线的隔离度，将天线的介质基板尺寸从40 mm×40 mm缩小为28 mm×28 mm，减小了天线的尺寸。对天线进行实物制作和测试，仿真和实测数据基本一致。最终天线带宽为3.56 GHz～3.72 GHz和4.76 GHz～6.07GHz，覆盖了WLAN的5.2/5.5 GHz频段和WiMAX的3.5/5.5GHz频段，并且在工作频段内S21≤-16.8dB，具有较好的隔离度，达到实际工程应用需求。　　最后提出了双枝节多频MIMO天线系列的设计。通过双枝节的结构设计实现多频工作，综合利用地板缝隙和中位线结构来增加天线的隔离度。对天线进行实物制作和测试，仿真和实测数据基本一致。最终天线可以在3.40GHz～4.05GHz、4.54GHz～4.86GHz和5.06GHz～5.57GHz工作，覆盖WLAN/WiMAX部分频段和C波段。在整个工作频段内S21≤-22dB，S21参数最小值为-37dB，具有良好的隔离特性，满足实际工程应用需求。