多天线技术的研究为物理层安全（Physical layer security,PLS）的发展带来了机遇。除了为无线通信提供了丰富的物理信道资源外,多天线技术中的预编码、天线选择、波束成形（Beamforming,BF）等技术的使用也大大改善了通信双方的通信质量,为“主信道好于窃听信道”提供了条件。如果一个信源配备了多个天线,利用多天线提供的空间自由度,使信号在窃听通道的零空间中传输,即使拦截距离很短,窃听者也获取不到任何信息。本文主要针对基于天线阵列的物理层安全技术进行了仿真和实现。其中,包括对基于相控阵（Phased array,PA）的角度域物理层安全技术的改进和范围域物理层安全系统的基带实现,以及在该系统的基础上,结合阵列技术得到了基于空间位置点安全通信的仿真结果。本文首先对基于相控阵的角度域物理层安全进行了研究,提出了一种基于天线子集的方向调制技术（Antenna subset directional modulation,ASDM）。虽然传统的天线子集调制（Antenna subset modulation,ASM）技术的计算复杂度低于传统的方向调制（Directional modulation,DM）且ASM的动态干扰提供了更好的安全性,但其误码率性能却不及DM。基于此,本文提出的基于天线子集的方向调制技术能在保证高安全性的同时提升误码率性能。此外,本文从原理上分析了该技术与传统BF、ASM和DM的相似之处和区别,并指出与传统DM和ASM相比所具有的优势:与传统ASM技术相比,该技术能在误码率性能上更优于传统ASM;同时该技术在具体参数设置下可以被视为一种特殊的DM,在达到与传统DM相当的误码率性能的同时获得天线权值自由度（在非期望方向上造成动态干扰从而提升安全性能）,并在期望方向不断变化的应用中具有比传统DM更低的计算复杂度。最后还在所提ASDM技术的基础上,通过天线子集择优的方式进一步提升误码率的性能,且仿真结果表明天线子集数目越少时性能提升效果越明显。更进一步,为了能够克服时变性且实现范围域的物理层安全,本文在频控阵（Frequency diverse array,FDA）单天线多载波结构的基础上,搭建并基带实现了一套物理层安全系统。该系统能够实现范围域物理层安全,同时对该系统进行了LoS和NLoS多径环境的测试和验证,得到了和仿真相吻合的结果。具体地,在合法位置能接收到正确的星座图,而远离合法位置,接收星座图恶化且性能较差,从而保障了发射机与合法位置接收机的安全通信。最后还将该系统与阵列技术相结合,仿真表明结合后的系统能够实现基于空间位置点的物理层安全通信。