近十几年来,特征模理论（Theory of Characteristic Mode,TCM）因其可直观地提供天线清晰的物理特性在天线的指导设计中体现出独特的价值,已经广泛地应用于天线领域中。然而,模式分析的准确性与模式追踪方法关系密切,因此,设计一种准确、快速且简单高效的模式追踪方法是成功应用特征模理论的关键。另一方面,无线通信系统朝着小型化和低损耗发展,将两个或多个功能集成在一起的功能集成器件受到越来越多的关注,滤波天线也因此成为当前天线领域的研究热点,这其中如何高效设计滤波天线一直是难点问题。为此,本文对特征模理论及其在滤波贴片天线设计中的应用进行了研究,提出了一种改进的基于特征向量的特征模追踪方法,并进一步提出了一种基于特征模理论的滤波贴片天线设计方法。本文的工作如下:（1）提出了一种改进的基于特征向量的特征模追踪方法。该追踪方法可分为四部分:首先计算特征值和特征向量,接着对特征值进行预处理,然后根据最大相关系数对模式进行追踪,最后应用追踪错误纠正算法。其中,所提出的追踪错误纠正算法是该方法的核心,它基于两种追踪问题发生的机理巧妙地设计了一个两两模式间的特征值差值表,通过结合表中模式对差值的符号变化和差值变化就可以找到可能发生模式交换和模式简并的模式对,然后判断其追踪是否出现错误,最后纠正错误。通过两个天线例子的验证,证明了所提方法能有效解决模式交换和模式简并两种常见的模式追踪问题。（2）首次提出了一种高效的基于特征模理论的滤波贴片天线设计方法。该方法分为三部分:首先利用特征模理论分析无馈电结构的滤波天线以找到通带内的谐振模式以及预测高低频两个固有的辐射零点的位置,并将其用于协助获得合适的辐射体和滤波结构尺寸;接着使用模式分析找到最佳的馈电位置来同时激励起谐振模式以及产生两个固有的辐射零点;最后对滤波天线进行优化。通过两个滤波贴片天线的设计,证明了提出的方法可以实现天线结构和馈电的独立分析和设计,使滤波天线的设计过程更加清晰和高效。