本文研究了基于电磁时间反演技术的高分辨率雷达成像方法和自适应超宽带无线传输方案。一方面,针对复杂环境下雷达成像系统所要求的远作用距离、高灵敏度、高分辨率和高稳定性等重要性能指标,深入研究了电磁时间反演算子分解(DORT,法语缩写)成像方法和传输模式的时间反演多信号分类(TR-MUSIC)成像方法。另一方面,考虑到大容量、高数据率、强自适应能力的无线通信系统的发展需求,本文提出了两种基于电磁时间反演技术的自适应超宽带无线传输方案,分别是时间反演SISO/MISO脉冲超宽带传输方案和后置时间反演MIMO超宽带传输方案。首先,论文对电磁DORT算法进行了进一步深入研究,对其在电磁探测和成像问题中的全波矢量理论和应用模型进行了研究和讨论。论证了DORT在实现高效选择性目标定位和高分辨率成像方面的优势。显示其在地下目标探测、穿墙雷达成像、医疗检测等领域的应用潜力。随后,论文将该算法扩展到多频点和宽带情形,提出宽带电磁DORT成像技术。由于宽带系统能捕捉到目标对不同频率的不同响应,因此可以更精确、更全面地探测、定位和成像目标。进一步,本文提出了传输模式的电磁TR-MUSIC成像方法。对存在多散射的模型进行了全波分析,并详细讨论了其特征值系统和伪谱定义。该算法相对于DORT的优势在于其成像分辨率显著提高,可以探测间距小于一个波长的多目标。与回波模式的TR-MUSIC算法相比,该传输模式方法由于等效阵列孔径的增大进一步提高了成像分辨率,扩大了成像区域有效范围,解决了回波模式下阵列平面法线方向上重叠的多目标分辨困难的问题。随后,一种基于时间反演技术的超宽带脉冲SISO/MISO通信方案在本文提出并用于提高接收端信噪比。由于基于时间反演的传输方案的接收端不需要采用Rake接收机,明显简化了接收机结构。在该方案的基础上,本文分析了时间反演脉冲信号的功率优化问题,提出了补偿系数提取的一种有效方法。然后,进一步验证了功率补偿后的时间反演通信系统在满足美国联邦通信委员会(FCC)规定的辐射要求的同时,仍能保证其相对于传统超宽带脉冲通信的性能优势。这对实际工程中的电磁兼容设计具有重要意义。最后,本文提出一种后置时间反演MIMO超宽带无线传输方案。得益于时间反演技术的空时聚焦特性,该方案的理论分析和数值实验都显示了它在有效利用复杂环境下的多径效应、获取高信噪比方面的显著优势。同时,基于确定信道模型的通信系统分析显示,该方案的抗信道估计误差的鲁棒性明显提高。这证实了时间反演技术的引入有利于低误码率、高传输速率、高抗信道估计误差和抗多径效应的无线传输系统的实现。