本文主要研究了利用凋落波转换结构结合时间反演技术实现对源目标和散射体目标的高分辨率成像。随着电磁成像的发展,系统对作用距离、成像分辨率和多维度等性能参数的要求越来越高。时间反演电磁波的自适应空时同步聚焦特性使得其能够很好地满足相应的远场应用需求。为了实现亚波长的源目标成像分辨率,本文深入研究并设计了两种不同类型的凋落波转换结构,分别是金属小球阵列结构和类光栅结构。另外,考虑到对散射体目标成像的发展需求,提出了相应的时间反演去调制成像法。首先,针对传统远场超分辨率成像系统对源目标极化限定的问题,本文提出了一个分析加载金属小球阵列情况的时间反演电磁场的快速计算模型,分析并构建了一个对源目标极化不敏感的远场二维超分辨率成像系统。通过深入分析电磁场时间反演理论,研究了电流源和磁流源激励情况的时间反演电磁场分布,继而分析了小金属球加载体在偶极子源激励情况的等效偶极子模型,并结合时间反演腔理论给出了阵列加载情况时间反演电磁场的快速计算方法,以及相应的源目标成像情况。相比传统直接运用仿真软件进行仿真分析设计的方法,该等效模型的建立和快速计算方法的提出大大提高了分析的效率,并且能够通过解析公式给出的结果清晰地看出时间反演电磁场的理论分布,对内在机理有更进一步的认识。借助所加载金属球结构的旋转对称性,可以解决传统远场成像系统对源目标极化敏感的问题;对加载结构进行二维的扩展,还可以实现二维的超分辨率成像。进一步,考虑到传统远场超分辨率成像系统要求成像目标处于特定离散位置点的限定,设计并研究了一种类光栅凋落波转换结构以辅助实现对成像平面内任意位置点处源目标的超分辨率成像。从实现超分辨率的本质出发,首先分析了表面等离子体实现凋落波转化的机理,随后根据其空间波谱调制的机理利用光栅结构构建了相应的微波等离子体结构,而后通过仿真分析对其转换效果进行了分析验证。随后结合实际实验条件,给出了相应的实验室环境下进行时间反演实验的具体方法步骤。同时,针对进行此类实验时容易犯的一个参数选取的错误,本文进行了详细的仿真实验分析论证,指出了进行此类实验时应该采取的正确做法。相比传统基于单元结构谐振原理或者是基于等效双曲透镜结构实现凋落波转换的结构,该结构对初始源所处的位置没有严格的限制,解决了初始源必须处于单元结构正上方位置处的问题。最后,考虑到散射体目标成像的广泛需求,及其与源目标成像之间的本质差异,结合类光栅结构的空间波谱调制原理,提出了相应的二维空间谱去调制时间反演散射体目标成像方法。通过对类光栅结构的凋落波转换机理进行进一步的定量研究,详细计算了相应的转换效率。在进行成像处理时,考虑到实际时间反演操作与理想时间反演腔理论之间存在的差异,提出了相应的反演信号幅度归一化方法。通过深入分析类光栅结构进行凋落波转换时的近远场一一对应关系,给出了基于时间反演技术的凋落场还原方法,并据此提出了与散射体成像应用相对应的时间反演去调制成像方法。同时,基于所设计结构的灵活性,通过旋转结构可以获取到目标散射体沿不同方向的凋落信息,继而组合到一起实现对散射体目标的二维超分辨率成像。相比直接进行反演成像的方法,该去调制反演成像方法由于获取到的凋落信息增多进一步提高了成像分辨率。