无线信息传输技术的快速进步,有力地促进了社会的发展。但由于信息泄露、数据窃密所造成的损失也更加严重,因此有关无线信息安全传输技术的研究也越来越受到人们的重视。为了从物理层提供更为安全的无线信息传输链路,位于射频前端的方向调制技术近年来引起了广泛关注。发射的信号随着传播方向的变化而变化是这一类方向调制技术的显著特征。相对于传统的方向调制技术,基于四维天线阵的无线信息安全传输技术具有传输速度更快、保密效果更好、实现系统更简单等显著优势,在无线信息安全传输越来越重要的今天,有着更为广泛的应用场景。本文针对基于四维天线阵的无线信息安全传输技术展开研究,论文的主要内容和创新点包括:首先,回顾了方向调制技术的相关概念及研究成果,并介绍了基于四维天线的方向调制技术的相关研究现状。其次,分别详细介绍了方向调制和四维天线阵的基本原理,并基于矢量方法,深入分析了基于四维天线阵的无线信息安全传输技术的原理。第三,提出了一种基于四维天线阵的双通道方向调制方法,实现了两个用户组独立的保密通信,并且仅通过对高速射频调制开关的编程控制,便可实现数字信号的调制和对通信方向的灵活控制。第四,提出了一种基于四维天线阵的动态方向调制方法,使得在期望方向上获得可以正确解调的信号,而在非期望方向上只能接收到随机杂乱的信号,极大地提升了无线信息安全传输性能。第五,设计了一款将印刷偶极子天线和射频开关电路集成在一起的四维天线阵单元,并组成了16单元四维天线阵列。设计加工了控制和馈电电路,并研制出完整的无线信息安全传输演示验证实验系统,具有高集成、可重构、易维护等优点。最后,通过多种测试方法对研制的演示验证实验系统进行了详细的测试,实现了信号的天线端数字调制以及接收信号的数字正交解调,从而验证了所提出的基于四维天线阵的无线信息安全传输技术的可行性。