| Summary: | Multiple-Input-Multiple-Output (MIMO) communications, which employ multiple antennas at the transmitter and receiver, have become quite ubiquitous today due to its capability to increase the system spectral efficiency and reliability. With the current niche of miniaturization of communication devices, one of the key problems is the design of low-profile multi-antennas. Moreover, when the antenna elements are too close to each other, the inherent problem of mutual coupling can greatly reduce the system capacity. Addressing these two issues at the same time remains an engineering challenge given the spatial constraints inside the device. This thesis investigates antenna miniaturization, mutual coupling reduction and antenna performance characterization for various realistic channel scenarios. Electromagnetic Band-Gap structures are used to reduce the size and mutual coupling of multi-element Microstrip Patch Antennas (MPAs), which can be envisioned to be incorporated in WLAN/LTE base-stations. Furthermore, ultra-miniaturized multi-element Planar Inverted-F Antennas (PIFAs) exploiting pattern and polarization diversity are proposed for receiver terminals, such as a handheld device. The capacity and diversity performance of these multi-antennas have been evaluated in free-space and various fading environments. === Les systèmes de communication à entrée multiple sortie multiple, utilisant plusieurs antennes à l'émetteur et au récepteur, sont devenus omniprésents de nos jours en raison de leur capacité d'augmenter le rendement spectral et la fiabilité du système. Avec le marché de niche actuelle dans la miniaturisation des périphériques de communication, l'un des principaux problèmes est la conception d'antennes multiples avec un profile modéré. De plus, quand les antennes sont trop proche les uns des autres, le problème inné de couplage mutuel peut réduire substantiellement la capacité du système. Trouver une solution qui résout deux problèmes simultanément demeure un défi d'ingénierie compte tenu des contraintes d'espace à l'intérieur des périphériques. Ce mémoire examine la miniaturisation des antennes, la réduction du couplage mutuel, et la caractérisation de la performance des antennes dans divers scénarios avec des voies de transmissions réalistes. Les structures de bande interdite électromagnétique sont utilisées pour réduire les dimensions et le couplage mutuel dans les antennes planaires à microrubans (MPA) multiples. Ces structures peuvent être envisagées pour être incorporées dans les stations de base de technologie d'évolution à long terme (LTE) et de réseau local sans fil (WLAN). De plus, des antennes planaires F inversées (PIFA) ultra-miniatures à éléments multiples qui exploitent les diversités du motif et de la polarisation sont proposées pour les terminaux récepteurs tels que les périphériques de poche. La capacité et la performance de la diversité de ces antennes multiples sont évaluées dans l'espace libre et dans divers environnements d'évanouissement.
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