时间反演的一大优势是自适应空时聚焦。该特性是指由空间中的某点作为源辐射一个信号,经过时间反演镜的接收、反转和重发射,该信号会在源点处聚焦。在自适应空时聚焦的基础之上,时间反演技术的超分辨率特性可以突破衍射极限而展现出来亚波长分辨率。这一特性使得时间反演技术成为研究热点,并广泛应用于声学、超声学和电磁领域等。本论文的研究主要围绕着时间反演的超分辨率聚焦特性来展开,包括:对时间反演聚焦特性的基本原理进行了归纳总结;验证性地分析了若干可能影响时间反演超分辨率聚焦的因素;提出了两款用于时间反演通信的亚波长阵列天线。首先,本论文给出了波动方程的时间反演解,证实了时间反演信号可以在自由空间中传播。从麦克斯韦方程出发,阐述了电磁波时间反演腔聚焦的基本理论。引入时间反演镜的概念及其应用,并证实了时间反演镜同样具有聚焦特性。基于信道相关理论的分析,给出了亚波长阵列天线的超分辨聚焦理论。其次,本论文分析了影响时间反演超分辨率聚焦的因素,其中包含:时间反演镜放置位置、时间反演镜个数、亚波长阵列有无金属丝加载、加载金属丝阵列结构是否均匀分布。通过仿真实验发现,在无金属丝分布的情况下,时间反演镜采用多天线并将其置于近场,易实现超分辨率聚焦效果。若亚波长阵列周围有非周期性金属丝分布,时间反演信道具有丰富的多径分量,可以展示时间反演超分辨率聚焦的特性。最后,本论文提出了两款亚波长阵列天线。一款为刻蚀结构阵列天线,该阵列由四个相同结构的超宽带天线等亚波长间距排布而成。通过在单元天线的辐射面和地面刻蚀十字结构,重构倏逝波将亚波长信息传播到远场,从而实现超分辨率聚焦特性。另一款为层叠MIMO阵列天线,其由三个平面四单元MIMO天线等亚波长间距排布组成,而每个平面MIMO天线的单元天线均采用小型化宽带天线。将时间反演技术引入该亚波长阵列天线,通过仿真分析可以发现,在每个单元天线的周围,均能实现超分辨率聚焦的效果。