随着无线通信技术的发展,对高速率和大容量通信系统的需求越来越迫切,然而日益紧缺的频谱资源和复杂且干扰性强的传输环境都限制了通信容量和通信速率的提升。多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)技术可以利用多径环境获得分集增益和复用增益,进而大幅度增加通信信道容量,提高数据传送速率。而近年来提出的大规模MIMO,通过显著增加基站侧配置天线的个数,以深度挖掘无线空间维度资源,能够显著提升频谱效率和功率效率。为了获得更高的抗干扰能力,同时充分利用频谱资源,提高信道容量,本论文还利用了超宽带技术,设计出两种可以应用于大规模MIMO的多单元天线。本论文的主要内容如下:第一章主要介绍了多天线的解耦技术以及当前进展,同时从背景,超宽带MIMO和大规模MIMO天线的发展等方面出发充分说明了设计的目的和意义。第二章介绍了大规模MIMO天线设计过程一些重要的特性参数,包括包络相关系数,复用效率等。另外详细介绍了大规模MIMO技术和超宽带技术。第三章介绍了一种两单元超宽带MIMO天线的设计。天线包括两个反向放置的单极子单元和类交指型的隔离结构。通过这一设计,极大地降低了两个端口之间的互耦。仿真和测试结果表明,天线在3.8-11.8GHz频带之内,有大于10dB的回波损耗以及高于20dB的隔离度。同时计算了MIMO天线的特性参数,结果表明,此天线可以实现小于0.3的包络相关系数,高达0.55的复用效率,且平均有效增益(mean effective gain,MEG)比值小于3dB。第四章设计了一种双极化四单元MIMO天线。通过将天线的相邻单元两两正交放置,且设计出隔离结构将各单元地板连接起来,获得了较好的匹配和隔离特性。仿真和测试结果表明,天线可以在2.1-8.5GHz频段内实现10dB以上的的回波损耗以及高于15dB的隔离度,最高测试效率和最大增益可以达到75%和8.5dB。第五章验证了双极化四单元天线应用于大规模MIMO的可行性,提出了两种不同的大规模MIMO排布方式。电磁仿真证明,这两种大规模MIMO的排布方式都可以在2.4-9GHz频段内实现15dB以上的隔离度以及-10dB左右的反射系数。第六章对本文工作进行了总结。提出了目前工作存在的不足,并对后续工作改进的方向进行了讨论。