终端天线所处的环境较为复杂,且随着通信技术的快速更新换代及物联网技术的快速发展普及,个性化的需求、金属化的外观以及全新的功能要求使得其所处环境更为恶劣,设计难度与日俱增。人工强行调试及全波扫参仿真等传统的终端天线设计方法不仅耗时耗力,往往也很难达到最初的目标。因此,面对日益困难的设计需求,设计者们在设计之初便需要综合考虑需求及环境等因素,并给出恰到好处的天线方案。特征模(CM)理论所具备的清晰的物理意义,可对天线的辐射机理做出合理的解释,并可详细地展现任意形状的天线在不同频率下的辐射及散射特性,其对天线设计的指导作用在现阶段大放异彩。特征模式作为物体的固有属性,反映了辐射体在固定频点下的潜在辐射能力,不同模式的特征电流及特征场均具有正交性,真实的电流及辐射场则可通过特征电流及特征场的加权获得,且特征电流的分布也为激励的位置选择与方式选择提供了指导。因此,特征模理论在指导终端天线的设计上拥有巨大的优势与意义。本文充分结合实际应用需求,基于特征模理论对多模天线、手持机天线、RFID远场标签天线及RFID近场标签天线进行了一系列的相关研究,使得科研创新与实际中的应用进一步紧密结合。在基于特征模理论的多模天线分析与设计方面,本文首先结合特征模理论提出多模天线设计的准则,然后设计了一款全向性辐射的宽带套筒单极子天线。通过依次激励细杆—地板结合体与套筒—地板结合体的首个特征模式,实现了在400-698MHz频段范围内不变的水平全向辐射特性。接着着眼于完整金属边框对手机天线的恶劣影响,针对内置手机天线不破坏金属边框便难以设计的问题,基于特征模理论分析并提出了一种保持完整金属环的七频段窄边框手机天线设计方法。通过金属环与地板连接点的调节,使得新的连接结构在所需频段内具备潜在辐射能力的特征模式均匀分布,而依次激励起对应的模式便使得所需频段得以全部覆盖。此方法为此类多频段手机天线的设计提供了新的思路。最后设计了一款双频段的全金属环手表天线。通过连接金属环和地板形成新的辐射结构,并分别激励起其两个不同的特征模式,实现了GPS及WIFI/蓝牙频段的覆盖。在基于特征模理论的线极化综合手持机天线分析与设计方面,本文首先从特征模理论出发讨论了线极化天线决定极化方向的影响因素,然后将其思路应用于一款小尺寸的RFID手持机天线设计之中,针对狭长空间下无法设计圆极化天线的困难,提出了一种小尺寸下定方向倾斜极化的手持机天线设计方法。通过研究并调节不同辐射结构的连接方式,使得同一频段下分别具备正交极化特性的特征模式得以有机结合,最终经综合得出一款在所需方向上45度斜线极化的小尺寸手持机天线。在基于特征模理论的RFID远场标签天线分析与设计方面,本文利用平面分层特征模理论将天线周围环境的影响充分考虑在内,以三种常见的标签类型为例,针对不同的所处环境与所需天线性能提出了不同的天线解决方案,充分展现了平面分层特征模理论对复杂环境下标签天线的设计指导作用。本文首先利用特征模理论探究偶极子类标签天线的辐射机理,并在考虑所处环境后设计了一款高适应性的珠宝标签天线。然后提出一种抗中心金属柱的标签天线设计方法,针对原设计容易暴露并被破坏的问题,本方法利用特征模理论分析了圆形贴片的特征模式,通过选取适当的模式,综合出俯仰45度全向性圆极化的辐射特性,使标签可隐藏于金属柱的底部,并使得其辐射特性对中心金属柱的加载不敏感。最后,借鉴超表面天线的设计原理,基于特征模理论提出了一种低剖面双极化的柔性抗金属标签天线设计方法,通过激励中心对称的对角结构,实现了双端口高隔离度的性能。在基于特征模理论的RFID近场标签天线分析与设计方面,本文着眼现有的UHF频段RFID近场发射天线的近场磁场分布特性,针对现有封闭电小环天线尺寸无法增加的问题,基于特征模理论分析并提出了一种新型对数螺旋形的天线结构。此方法将特征模理论与粒子群优化算法相结合,以选定模式下特征电流均匀度作为适应度函数,最终得出正上方磁场法向分量分布最均匀的天线结构参数。新型近场标签结构简单,适应性更强,将其加工后与多种标签进行比较,充分地证明了该理论的正确性。