局域波(Localized wave,LW)是指一类可以在空间中保持一定形态无衍射传播的波束或者脉冲,也称作无衍射波(Non-diffracting wave,NDW)。传统的电磁波传播的一个基本物理现象就是衍射,电磁波在传播的过程中向空间各个方向扩散,这导致了接收效率和空间分辨率明显下降,而局域波具有高定向性与无衍射的特点,在以后的密集信道通信、高分辨率微波成像、高效无线能量传输等领域将有着广阔的应用场景。人工电磁表面作为一种新型的电磁波调控的方式,可以灵活的调控电磁波的幅度、相位以及极化方式,近些年越来越成为研究的热点。本文将人工电磁表面与局域波两个研究方向相结合,利用透射型超表面单元对于波束的调控作用,并与时间反演电磁学这一新的电磁学研究方法相结合进行局域波合成的研究。本文旨在形成一套新的电磁领域中的局域波合成方案,可以较为便捷的进行多种局域波束的综合。本文的主要研究内容包括以下五个部分:(1)首先对于局域波的研究意义与背景进行阐述,随后简要介绍了利用人工电磁材料进行波束调控方面的国内外研究动态,并对局域波与超表面的基本概念和特性进行了分析与研究。(2)对基于时间反演的局域波综合方法进行探索。首先简要介绍了时间反演这一新型电磁波研究方法和时间反演的主要特性,随后对采用时间反演方法实现贝塞尔波的可行性进了探讨与研究,通过仿真确认了这一方法的可行性,为接下来利用这一方法设计人工电磁表面做好了理论铺垫。(3)利用时间反演方法设计了三种可以生成贝塞尔波的超表面。其功能分别为生成垂直反演贝塞尔波波束、任意方向倾斜贝塞尔波和多波束贝塞尔波,对于三种设计的超表面结构进行了仿真,仿真结果与目标预期一致。并加工测试了一款阵面大小为350mm×350mm,可以生成倾斜角为30°的反演贝塞尔波超表面,实验结果表明该设计可以精确地朝目标方向进行电磁波高效集中的输出,为未来的无线输能应用打下了基础。(4)进行了无衍射涡旋波束的研究。首先对于高阶贝塞尔波束进行了研究,具体分析了一阶贝塞尔波的场分布与传播特性,验证了其涡旋与无衍射特性,证明其确实携带轨道角动量,随后利用时间反演方法设计并仿真验证了两种超表面,分别可以产生反演一阶贝塞尔波与倾斜30°的一阶贝塞尔波,拓宽了无衍射涡旋波束的应用场景。(5)最后对本文的研究进行总结,为接下来的研究确定方向,希望未来的研究能在本文的基础上更加方便快捷的进行局域波合成,并使局域波的合成并不仅限于贝塞尔波。