多输入多输出(MIMO)技术能够在不增加带宽和发射功率的情况下提高通信系统的容量,已成为第五代移动通信(5G)的关键技术。双极化天线和单极化天线相比,在无线通信系统中具有良好的极化分集能力,能提高信道容量和频谱效率,从而进一步提高通信质量。根据互补天线原理设计的磁电偶极子天线,具有电特性频带较宽、辐射方向图的E面和H面几乎对称且交叉极化低等优点,可望在无线通信系统中得到更加广泛的应用。研究如何基于磁电偶极子实现结构紧凑的双极化MIMO天线,具有重要的理论和应用价值。针对无线通信系统对紧凑型天线的需求,本论文首先对磁电偶极子天线进行小型化研究,设计了缝隙耦合馈电的单极化介质集成磁电偶极子天线,并进一步提出了一种低剖面高隔离度的双极化介质集成磁电偶极子天线。进一步,通过减小MIMO天线单元之间的距离,以达到在有限空间放置更多磁电偶极子天线的目的,并设计了双极化介质集成磁电偶极子MIMO天线。主要内容如下:1.小型化的单极化介质集成磁电偶极子天线设计。提出了一种小型化的宽带介质集成磁电偶极子天线。采用微带缝隙耦合馈电方式拓宽了天线的带宽,天线的相对带宽达到52%(2.9-4.92GHz),最大增益达到7 dBi,且在覆盖的频段范围内增益波动很小。2.低剖面高隔离度的双极化介质集成磁电偶极子天线设计。基于单极化介质集成磁电偶极子天线,设计了一种低剖面高隔离度的双极化介质集成磁电偶极子天线。该天线的相对带宽达到35%(3.1-4.4GHz),最大增益达到6.8 dBi,且在工作频带内增益波动较小。与此同时,天线不同极化端口的隔离度大于33 dB。通过对比天线四周有无接地寄生辐射贴片的仿真结果,证明了在天线周围添加接地寄生贴片能够改善天线的匹配及辐射特性。3.宽带低剖面的±45°双极化介质集成磁电偶极子MIMO天线设计。首先,设计了一种具有宽带特性的低剖面±45°的双极化介质集成磁电偶极子天线。而后,将该天线单元组成1×2和1×4的MIMO天线,这两种MIMO天线在单元间距为半波长的条件下都能够获得较好的端口隔离特性。最后,加工并测试了1×4的MIMO天线,测试结果验证了设计的合理性。