移动通信的高速发展带来的是频谱资源的日益短缺，如何在现有的频谱资源上提高信息的传输速率和质量已成为当今社会的研究重点。MIMO（Multiple-InputMultiple-Output）作为802.11n的核心技术，因其可在不增加传输带宽或发射功率的前提下，显著地提高了信道容量和传输的可靠性，已成为国内外学者研究的重点。多天线技术作为MIMO技术的核心，同样受到了广泛的关注。近年来，随着射频电子电路技术的高速发展，人们对于发射/接收终端的尺寸提出了越来越严苛的要求，小型化成为了最主流的发展趋势。如何在有限的空间内，实现多根天线的收发已成为众多天线设计工作者亟待解决的问题。因此，本文在微带天线及其发展PIFA天线结构的基础上，分别设计完成了三种小型的高隔离度的MIMO天线模型。首先，阐述了研究MIMO天线的背景及意义，进一步汇总了近年来MIMO天线的研究现状，并在此基础上把MIMO天线常用的基本理论进行了简要介绍，如天线的基本参数和微波网络分析知识，及经典的去耦合设计方法。其次，在圆形贴片天线的理论分析基础上，通过对该模型具体设计过程的阐述，同时运用线阵理论，采用串联馈电的方式，设计了一四元直线等间距线阵，实现了系统的高增益和主波束的偏移。最后在线阵实现的基础上，通过调整MIMO天线单元之间的间距，得到了较好的耦合度(20dB)，实现了工作在14GHz的MIMO雷达天线系统。再次，本文提出了一种新型双端口天线结构。在对宽缝天线全波分析的基础上，通过仿真比较，首先剖析了影响其工作特性的因素；然后通过宽缝天线与单极子天线的融合，引入两单元之间的月牙形缝槽，不仅有效地降低了单极子天线的谐振频率，而且实现了小型化、低耦合，同时实现了单元之间的角度分集。最后，通过对一已有的紧凑型双端口结构的分析，尝试性地设计、制造了一款四端口的MIMO天线，并通过比较地面与微带线的不同放置方式，剖析了其对MIMO天线特性的影响，最终仿真与实测结果都证明了该结构的有效性。