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无线通信的高速发展使得信道资源变得愈发紧张，迫使WIFI、LTE等协议中的MIMO通信技术高速发展。MIMO技术通过多个收发天线提供空间信道分集，提升通信质量和速度，但这必须依赖于MIMO天线的低相关性。然而移动通信设备的有限尺寸限制了天线之间的距离，导致天线之间较强耦合，亦即较大相关性。解决此MIMO互偶问题的方法通常是采用空间去耦或网络去耦。另一方面，引入滤波天线的设计能够提升天线频率选择性，进一步提升信道资源利用率。然而，将两种技术合二为一的MIMO滤波天线却一直未见报告，究其原因，MIMO滤波天线不仅要解决天线之间的耦合，还要实现特定的传递函数，使得整个天线设计非常复杂，而盲目的直接仿真优化又很难找到最优结果，更无法在天线设计的最初判定某一物理结构是否有达到设计要求的可能性。这就需要提出一种系统的设计方法，从原理上设计能够同时实现MIMO去耦和滤波特性的天线结构。本文利用滤波器的耦合矩阵理论对MIMO滤波天线进行建模，分析了MIMO滤波天线等效电路的耦合矩阵形式，并在此基础上提出了共振器耦合型MIMO滤波天线结构，理论上严格证明了该结构的绝对去耦能力以及实现特定滤波响应的可行性，实现 MIMO解耦同时完成滤波。主要的研究内容如下： (1)基于耦合矩阵的 MIMO 等效电路分析。提出了用耦合谐振器的形式构造MIMO 的等效电路模型, 并用耦合矩阵表示。提取出的耦合系数能够从谐振器之间的耦合强度表明MIMO天线的互耦现象。基于耦合矩阵的MIMO等效电路模型为MIMO解耦网络的设计增添了新的思路和方法。 (2)基于耦合矩阵的MIMO解耦技术。提出了一种耦合矩阵形式的MIMO等效电路的简化模型，验证了两种电路模型之间的等效性。并且在MIMO等效电路简化形式的基础上，减少了N+2阶耦合矩阵的阶数，再利用矩阵的相似变换实现了一种可以用于MIMO解耦的网络拓扑结构。 (3)基于耦合矩阵的MIMO滤波天线综合。利用简化形式的MIMO等效电路模型，在天线后端加入谐振器，形成MIMO滤波天线的等效模型，提取其耦合矩阵。理论证明了MIMO滤波天线实现解耦的几种网络拓扑结构的可能性，并针对其中一种进行了详细的分析、仿真和验证。