随着5G的全面推行,对高性能、小型化的基站及移动终端天线的需求越来越高。众所周知,5G移动终端中至少需要集成6-8个天线单元,以提供良好的分集增益和多路复用来满足系统的高速率需求。然而,较多的单元必然会引起单元间的相互耦合,降低天线系统性能,这对5G终端的MIMO天线设计来说是一个难点,也是当前的研究热点。此外,智能手机作为科技与时尚的结合体,一直向着更薄、更高屏占的设计理念不断发展。如何在具有极小净空区域的全面屏手机内部布局更多的天线单元,并同时兼容全球各个地区的5G频段,对天线设计来说是一个极大的挑战。因此,研究一款紧凑型、多频段MIMO天线,应用于5G终端设备,具有重要的现实意义。本文对应用于5G移动终端的紧凑型多频段MIMO天线进行了研究与分析。本文首先对各种应用于智能手机的5G天线阵列进行了调研,分析其中的优缺点后,总结了目前5G天线阵列设计的难点。随后介绍了手机MIMO天线的重点理论,针对MIMO手机天线如何实现宽频、小型化以及单元间去耦进行了探讨分析。其次,本文设计了一种基于正交布局的紧凑型多频段12单MIMO天线。天线工作在LTE band 42/43(3400-3800 MHz)和LTE band 46(5150-5925 MHz)频段,采用耦合馈电天线和中端开路的缝隙天线形式,两种天线尺寸紧凑,辐射所需的净空面积小。天线尺寸面积为631 mm~2,其中占系统板面积仅192 mm~2,辐射所需净空面积为123 mm~2。利用两种天线形式的正交布局实现去耦,提升了MIMO系统的隔离度。实测数据表明该紧凑型多频段天线具有良好的天线性能和MIMO特性,能兼顾全球各个地区的5G频段。最后,设计了一种基于耦合环路型的多频段16单元MIMO天线。该天线阵列覆盖LTE band 42/43和LTE band 46,采用耦合环路天线对形式。其中,天线单元基于耦合天线原理,馈线支节与短路支节耦合,进而减小天线谐振长度,同时实现宽频域。相对上一章节,本章提出的天线阵列面积和所需净空区域分别减小了327 mm~2和19 mm~2。实测的天线性能和MIMO特性表现良好,高低频计算的平均信道容量分别为35.6 bps/Hz和36 bps/Hz,相对上一章节提出的天线阵列整体提升了0.5 bps/Hz。