透明天线在未来无线通信系统中有着重要的应用前景。它们可以应用于许多透明结构中,例如镜子、窗口或显示器。它们也可以用于一些可穿戴工具,如手表或眼镜。而材料又是设计透明天线非常重要的一点。首先,天线的成本与材料的加工难度取决于材料。其次,天线的性能很大程度上由材料决定。最重要的是,必须选用正确的材料才能保证透明天线的高透明度。许多材料已经被研究用于透明天线的设计,如掺氟氧化锡、氧化铟锡和氧化铟锌锡。然而,这些材料不易获得,并且制造工艺非常复杂且成本高。玻璃是透明天线设计的另一个很好的候选者,它被成功地用于介质谐振器天线。然而,支撑玻璃介质谐振器天线的地面仍然是金属,无法实现整个天线结构的真正光学透明。与其他材料相比,水是设计光学透明天线具有潜力的材料,它有着高透明度,低成本,利于天线小型化和易于加工的几个特点。因此,一些光学透明天线已经通过水来进行设计,但是它们的透明度仍然受限于金属地板。基于理论分析,多输入多输出（MIMO）技术可以显著地提供通信系统的性能,例如信道容量,数据速率,频谱或能量效率等等。但这一理论分析的假设便是天线之间空间相关性和相互耦合足够弱。而随着通信系统的发展,5G基站内的工作频带不断展宽,基站内的天线单元数量越来越多,但是设计基站所用空间却越来越小。因此,在有限的空间内使用多根天线并且维持宽频带内高隔离度是未来多天线系统的一个重大挑战之一。许多去耦技术应运而生,例如去耦网络,超材料去耦技术,缺陷地去耦技术等等,但是它们是基于频点设计或是受限于自身的谐振特性,往往只能在较窄的带宽内实现隔离度提升。为了解决这一问题,上述去耦技术的结构常常被设计成多个不同尺寸的组合以实现频带内的多个隔离度陷波,但是这又与通信系统的小型化趋势相冲突。因此,设计小型化的宽带高隔离度阵列天线仍是5G基站设计的一个重大挑战。水基光学透明天线和阵列去耦技术在本论文中被研究,并进行了相关的工作,主要工作如下:（1）提出了一种具有光学透明特性的宽带小型化水天线。该天线主要由扇形柱辐射器、盘状负载、圆柱底座和蒸馏水地板组成。基于两种谐振模式,该天线可以实现宽带特性。同时,当与扇形柱辐射器和盘状负载相结合时,在不影响阻抗匹配的情况下,可以大大减小整体尺寸。蒸馏水地板的使用实现了天线整体结构的透明。该天线的频率范围为1.16～2.79 GHz,适用于11<-10 d B。该天线在透明天线领域显示出非常有优势的相对带宽（82.5%）,并且不牺牲尺寸和辐射性能。（2）针对MIMO阵列天线单元间的互耦问题,提出了一种基于相位调节的解耦反射器。基于相位调节的解耦反射器由许多枝节加载的电小型金属反射器组成,并印刷在介质基板上。它的反射波的相位不只是可以通过调节其放置高度来调节,也可以通过设计枝节来调节。因此,相比于使用阵列天线去耦表面的阵列天线,使用基于相位调节的解耦反射器的阵列天线将拥有更低的剖面,并且更适用于大规模多输入多输出（M-MIMO）阵列天线。通过理论分析和仿真分析,阐述了基于相位调节的解耦反射器的基本原理,并证明了它的有效性。选用一个单极化MIMO阵列和一个双极化MIMO阵列作为示例,验证了基于相位调节的解耦反射器的通用性。单（双）极化示例的隔离度最大提升和去耦带宽分别达到29（33）d B和17（14）%。（3）考虑到实现宽带去耦的困难,提出了宽带高隔离度可重构阵列天线这一概念,并在研究基于相位调节的解耦反射器时发现其可以通过枝节调节反射相位这一特点,提出了一种由水泵控制乙酸乙酯泵入或泵出微流体的可重构结构,以实现基于相位调节的解耦反射器反射相位的调节。宽带高隔离度可重构阵列天线这一概念通过一个1×2叠层贴片阵列天线阵列,相应的基于相位调节的解耦反射器和可重构结构得以实现。仿真和实测结果表明该天线工作于1.83～2.17GHz。WIRA可以使低于-35d B的隔离度在1.9～2.17 GHz内连续稳定地被扫描,低于-25d B的隔离度可以在整个工作频带内连续稳定地扫描。因此宽带高隔离度可重构阵列天线可以变相地实现宽带去耦效果。