在现代通信体系下人们需要更高的无线信号传输速率和更优的信号质量。传统的雷达探测系统大多采用均匀阵结构,其较低的角度分辨率和较小的阵列孔径,日益无法满足当下无线信号传输技术的发展需要。稀布阵雷达相对于均匀满阵雷达,在相同数量阵列单元情况下拥有更大的阵列孔径、更高的探测精度和更灵活的阵列设计方式,但是当前稀布阵的研究还只停留在平面相控阵层面,对于频控阵和其他几何形式阵列的稀布技术研究还非常欠缺。此外在传统的天线领域中电磁波的波束指向控制主要依赖于天线的方向图,这种方法在不同环境下需要不同的结构设计,缺乏灵活性。因此本文将基于频控阵的特性,设计四种稀布频控阵方案,研究其在稀布技术下空间功率的合成情况;利用时间反演技术的电磁波信号自适应传输能力和空时聚焦特性,研究其在稀布技术下的自由空间单点能量聚焦情况,主要内容包括以下三部分:首先,基于天线阵列综合原理、频控阵特性和稀布阵遗传算法,提出了一种新型的线性对称稀布频控阵,利用该阵列对二维空间中的功率合成情况进行了分析。其次,基于上述原理,提出了三种不同阵元分布方式的稀布频控阵,仿真分析它们在以60km为半径的半球状伞形区域的空间功率合成情况。重点分析了其顶点处的能量聚焦厚度,可以得出三种稀布频控阵设计方案能够实现在60km距离处能量聚焦厚度达5～6km。通过进一步的分析比较,8稀疏子阵模型和16稀疏子阵模型在该区域内的空间功率合成情况较好。采用最简单的Dolph-Chebyshev综合法,分析三种稀布频控阵模型阵列综合优化前后的幅度分布情况,可以得出优化后的8稀疏子阵模型空间功率合成效果最好。最后,根据时间反演电磁波的原理构建自由空间中单点聚焦模型,分析不同参数对二维空间中功率合成情况的影响。在该模型基础上进一步提出环形稀布时间反演镜和栅格形稀布时间反演镜两种模型,分析聚焦点在阵内外时不同参数对空间功率合成情况的影响。此外,还将稀布阵技术与可视化仿真软件System Vue相结合,设计了一种稀布阵单元坐标可控的系统,该系统在稀布阵稀疏率增大的同时可以维持主轴的波束指向性,且阵列增益维持在21.75d B左右。