近年来,随着第五代（5G）移动通信技术的迅速发展,5G智能机中的天线同时覆盖sub-6GHz频段和毫米波频段是未来趋势。但智能机内部空间非常紧凑,因此,在5G智能机中实现sub-6GHz天线和毫米波天线的共口径/共存设计是非常有意义和挑战的。在此背景下,本文提出了三款适应用于5G智能机的天线设计。首先介绍了本论文的研究背景,通过分析国内外现有5G智能机天线主要研究方向和研究现状,突出了本文的研究意义。接着概括了智能机sub-6GHz天线和毫米波天线的基本理论,包括终端天线基本参数指标、常用终端天线类型和终端中共口径天线设计思想,为5G智能机天线设计提供了理论依据和指导作用。其次,设计了一款应用于金属边框5G智能机的sub-6GHz和毫米波共口径天线。Sub-6GHz天线由金属边框与PCB主板的地平面间形成的双环结构组成。毫米波天线由刻蚀在顶部金属边框上连接的缝隙天线阵和布置在顶部净空区的单极子天线阵构成,提出的毫米波天线阵在三维空间中具有良好的辐射均匀性。另外,在sub-6GHz天线中引入带阻匹配电路以及在毫米波天线中引入高通滤波器,解决了共口径设计中毫米波天线对sub-6GHz天线的干扰问题。再次,提出了一款应用于无缝金属边框5G智能机的sub-6GHz 6×6 MIMO天线和毫米波天线的共存设计方案。由于在金属边框上开缝会影响智能机的美观和坚固性。因此,不像第一个方案那样在金属边框上开缝隙,而是通过在金属边框上下两侧引入两个倾斜的寄生辐射器解决了金属边框对毫米波天线辐射的遮挡问题。用这种方法也可以使其波束在三维空间中实现良好的均匀覆盖特性。最后,设计了一款应用于5G智能机的双极化3D波束覆盖毫米波天线。前两个方案中的毫米波天线虽然可以在三维空间中实现均匀波束覆盖特性,但它们都是单极化的。双极化天线可以扩展信道容量,和基站建立更好的连接。因此,利用8个折叠单极子和8个折叠偶极子交错排布,通过巧妙的设计可使垂直极化和水平极化天线均在三维空间中具有良好的辐射均匀性。本文对所设计的三款5G智能机天线进行了仿真分析,并对第一、三款天线进行了加工和测试。结果表明,仿真和测试结果基本一致。