电磁波传播过程中会受到多径效应的影响,由于不同的传输路径对于电磁波信号的时间延迟和能量衰减程度不同,使得信号在接收端的相干叠加减少,非相干叠加增多,结果就是接收机接收到的信号失真严重,干扰明显。多径效应对于现代雷达系统的目标检测、成像等有着严重的影响,并限制了其有效探测距离和使用场景。将时间反转技术与传统的雷达目标探测方法相结合,利用时间反转电磁波的自适应聚焦特性,实现天线波束在目标方向的聚焦,由此来提高回波信号的信噪比和雷达系统检测到目标的概率。而时反波束能否准确在目标位置处聚焦,成为这种方法成败的关键。本文根据时间反转聚焦方法的基本原理,结合阵列天线波束形成和超稀疏阵列天线栅瓣消除技术,对时间反转方法在远场目标聚焦及探测中的应用进行了研究。论文的主要研究工作如下:首先将时间反转技术与阵列天线波束聚焦相结合,研究了多径散射环境下单个目标的的近场及远场聚焦方法,针对直接的时间反转聚焦方法在面对多个目标时聚焦效果不好的问题,提出了针对多个目标同时存在的基于时间反转算子分解的选择性聚焦方法,通过分析发射信号和接收信号来获得传输信道中不同天线单元之间的交叉脉冲响应,以此来构建时间反转算子矩阵。而对时间反转算子矩阵进行特征值分解得到的特征值和特征向量中就包含了目标的方位信息,通过选择不同的特征向量做为天线单元的激励就可以控制天线波束对不同目标的选择性聚焦。然后结合仿真计算对遇到的时反聚焦问题以及影响时反聚焦的因素进行了分析。接着对时间反转聚焦方法在超稀疏阵列天线中的应用进行了研究。针对超稀疏阵列天线的时反波束聚焦中栅瓣严重的问题,提出了基于频率选择相消的栅瓣消除方法。通过在时反信号频带中选择合适的频点,分别计算不同频点下的阵列方向系数分布,利用其方向系数中主瓣方向不变,栅瓣方向随频率变化的特性,通过将不同频率下的方向系数相乘,来使主瓣增强栅瓣相消,达到了较好的栅瓣消除效果。最后结合仿真计算验证了通过计算时反信号激励下的阵列方向图中主瓣指向并结合栅瓣消除方法来确定目标所在方位角的可行性。