方向回溯系统能够在无需知道来波位置等先验知识的前提下，自动将一个信号回溯至来波方向，这一功能的完成是由模拟电路实现的，由于不需要数字控制电路，因此可以有很快的反应速度，与此同时信号被第三者截获的概率也大大降低了，从而数据的安全性也得到了提升。然而，在方向回溯系统发展的过程中也遇到了很多的问题，最大的问题是有关于方向回溯系统的应用。由于其完全由模拟电路实现，因此很难对信号进行处理，如果加上了数字电路的部分，那么方向回溯系统的很多优点就会丧失；另一方面，由于方向回溯系统对频率的要求很高，因此在一般情况下方向回溯系统只能处理单个频点的信号，而无法处理频带信号。这些问题制约了方向回溯系统在应用上的发展。本文从方向回溯系统的基本概念、原理和性质出发，初步的探讨了方向回溯天线理论及实现方法，从理论和设计两方面研究了方向回溯天线系统的关键技术。重点在于拓展方向回溯系统的具体应用。首先，在原有学者研究的基础上，分析并拓展了基于S参数矩阵的方向回溯阵列分析方法，并对单个目标及多个目标在不同环境中的情况进行了分析，着重分析了在是否考虑耦合的三种不同情况下，方向回溯系统的性质，并得出结论。然后，提出了在方向回溯系统的设计中将源和阵列结合设计的理念，设计出了一种基于方向回溯系统方案的全向扫描技术，给出了详细设计过程、具体参数和仿真结果，并分析了对整个系统影响的因素。最后，提出方向回溯天线应用于无线功率传输系所具有的优势，并分析了其应用于无线功率传输系统中的关键技术。