随着万物互联时代的到来,无线通信技术面临着更大的挑战,用户数目急剧增多,频率资源日益紧张,通信容量越来越大等问题日益突出。天线作为射频最前端,是整个系统的瓶颈,低成本高增益同时具有波束自跟踪能力的天线阵列是无线系统需求所向。方向回溯天线阵列可以利用相位共轭快速实现自动跟踪,相比相控阵天线和智能天线,不需要来波方向的先验知识和复杂的数字信号处理,这一特点使其在无线互联领域有很大的应用前景。首先,本文总结了国内外方向回溯天线阵列的研究进展和实现方式,分析了方向回溯天线阵列的共形特性、多方向响应特性以及多普勒频移特性,并进行了实例讨论和仿真验证。其次,针对方向回溯天线阵列在异频收发系统中的波束指向误差问题,创新性地提出了基于波束空间识别的波束指向修正方法和基于方向图综合的增益补偿方法,并进行仿真验证。基于波束空间识别的波束指向修正方法通过阵列空间到波束空间的转换,得到询问源的角度范围,根据角度区间确定补偿相位量,从而降低波束指向误差,仿真结果表明指向误差降低了一个数量级并且在噪声环境下该方法具有稳健性;基于方向图综合的增益补偿方法主要采用优化阵列馈电权值,在角度误差范围内拓宽主波束,弥补了指向误差带来的增益损失,仿真结果表明在接收信号方向上的增益有所提高。最后,针对方向回溯天线阵列在自跟踪特性下的信息泄露问题,分析了基于噪声零点的信噪比抑制方法和基于子阵调相的波束控制方法,并进行仿真验证。其中基于噪声零点的信噪比抑制方法主要在传统方向回溯系统中引入噪声调制阵列,控制噪声调制阵列的零点指向询问源,恶化其他方向的信噪比,抑制信息泄露;基于子阵调相的波束控制方法是将方向回溯天线阵作为子阵列重新组阵,通过调节子阵之间相位,实现指定方向上的回溯抑制,改进后的阵列具有自跟踪特性和波束控制能力。