相控阵天线在轨工作时，由于温度变化和器件老化等因素的影响，各个射频通道间的相对幅度和相位会发生变化，特别是各射频通道间温度变化不一致时，各通道的相对幅度和相位变化会很大，因此相控阵天线除了投入使用前进行地面校正外，还必须进行在轨校正。
1.星载相控阵的校正方法
由于卫星对载荷有严格的限制，要求相控阵校正设备尽可能少，因此许多地面上的校正方法不能满足星载相控阵的应用。目前，星载相控阵的校正方法主要有三种：
（1）调用幅相校正表
在地面各种温度条件下测出相控阵各通道幅度、相位随温度变化的数据，然后把这些数据存储在相控阵控制器中。相控阵在轨工作时，测量相控阵的工作温度，然后根据测得的温度数据从存储器中调出存储的幅度、相位数据，通过各通道的移相器和衰减器对幅相误差进行补偿。但这种方法需要进行大量的测量，而且仅能针对温度引起的幅相误差进行校正，对由于器件老化引起的幅相误差不能进行校正，因此这种方法存在一定的局限性。
（2）归一化传输编码法（UTE）和控制电路编码法（CCE）
归一化传输编码法（Unitary Transform Encoding，UTE）和控制电路编码法（Control Circuit Encoding，CCE）是两种利用时分多路正交编码信号来远距离校正发射/接收有源相控阵系统的算法。UTE法可以有效地校正采用数字波束形成的相控阵系统，因为数字波束形成所需要的各单元幅度和相位都是在基带中数字化控制的，精确度很高。基带的数字信号先被转化为模拟信号，然后被调制到所需要的RF载波频率上。UTE法也可以被应用于校正模拟波束形成系统，不同的是在模拟应用中，它需要在波束形成移相器之后加上额外的硬件来提供精确的信号编码。如果这些额外的硬件失效的话，那么校正系统就不能很好地运行。
CCE法利用控制移相器各延迟电路的导通，对模拟波束形成的相控阵系统进行正交编码。CCE法不需要额外的硬件电路就可以做到精确编码，所以是远距离校正模拟波束形成相控阵的选择之一。
UTE法和CCE法对由温度、器件特性不一致和器件老化引起的幅相误差都能进行校正，这两种方法的优点是在校正过程中测量的次数少，缺点是需要进行幅度和相位的测量，而相位的测量一般实现起来比较复杂，会导致设备的复杂化。为了获取校正数据中的复数增益，必须利用一个或者多个从发射机发射出来的相位不变的信号在接收机进行相干检测。对于星载相控阵天线校准，相干检测系统还必须加以特殊的设计，以便抵消由于卫星移动所造成的多普勒频移和由于卫星和地面接收站时钟不同步所造成的相位噪声影响。
（3）旋转矢量法（REV）
旋转矢量法（Rotating Element Electric-Field Vector Method，REV）仅需测量信号相对幅度的变化，不需进行相位测量，校正设备少；其缺点是实现校正需要较多的测量次数。在轨REV校正又可分为星地通路校正及星上通路校正。在星地通路校正系统中，校正天线和信号源放置在地面上，采用远场REV法校正，可以简化星上设备；其缺点是牵扯地面系统，协调复杂。星上通路的近距离校正，需在星上架设具有一定高度的收发校正天线，还要配备校正信号处理装置；其优点是与地面系统没有互相牵扯，近距离也易于保证信号质量。
REV法通过软件控制相控阵阵列单元前端的移相器，当单个单元相移值改变时，测量合成电场矢量电场强度的变化。对测试结果进行数学处理，得到该单元的幅度和相位值。由于只需要测量合成电场矢量的幅度值，所以测量精度及可实现性相比测量相位而言要高。因此，REV法非常适合星载相控阵的校正。
2.REV法在轨校正流程
如图5-25所示，一个阵列的合成电场矢量是各单元电场矢量的叠加。单元电场矢量正比于该方向辐射电场的激励幅度和相位的乘积。当一个单元的移相器相移改变时，该单元的矢量以类似于圆半径的形式旋转，合成电场矢量端点位置落在这个圆上。测量合成电场矢量的幅度波动，然后通过数学计算求解该旋转单元的幅度和相位值，这就是REV法的原理。阵列各单元进行合理的随机布相，为的是单个单元对合成电场变化的影响足够大。
图5-25 REV法的原理
REV法在轨校正系统由校正信号源、校正天线、校正模块、控制器、控制计算机和相控阵组成。校正程序为：校正信号源产生连续波信号，通过控制器改变被校正单元移相器的相移量，由校正天线和校正模块测得场强数据，然后由控制器的校正程序根据场强数据计算出各通道的幅度、相位误差，再通过控制器改变相应衰减器和移相器状态，对幅相误差进行补偿。
图5-26给出了星上通路REV法校正流程。星上通路校正首先进行初始远场REV法校正和星载校正天线初始REV法校正，两次初始校正分别得到两组幅相误差数据（A0，φ0）和（A1，φ1）。这两组数据作为标准数据存储在控制计算机中，这两次初始校正可以在地面进行。在轨校正时，用星载校正天线采用REV法得到相对幅相误差（A2，φ2），然后根据标准数据（A0，φ0）和（A1，φ1），以［-A0+（A2-A1）］（dB表示）和［-φ0+（φ2-φ1）］对幅相误差进行补偿。
图5-26 REV法幅相校正流程
图5-27所示是在轨幅相校正系统的原理图，校正天线需要专门的架设支架，一般在相控阵的边缘，以免影响正常通信。校正系统中的关键硬件是信号源和校正模块。信号源提供频率可调的连续波信号，以便在不同频点对相控阵进行校正。校正模块用于接收在校正过程中相控阵接收信号的强度，对信号放大、检波、模数转换后送往控制计算机，计算得到校正数据后通过控制器执行校正。
图5-27 在轨幅相校正原理
3.大规模阵列校正方法(www.xing528.com)
经过对国外提出的旋转矢量法进行改进，形成分组旋转矢量法，使其在星载相控阵校正中得到使用，能够提高测量时的信噪比，增大信号的动态范围便于信号的检测。旋转矢量法对硬件要求低，不需要前导源，并且能够校正发射天线的方向图。
如图5-28所示，有两个复信号C1exp（jφ1）和C2exp（jφ2），其中，C1、C2为两个信号的幅度，φ1、φ2为两个信号的相位。设C为合成信号的幅度，根据平行四边形法则，有：
当移相器是n位离散移相器时，移相器能够提供的相位状态为M=2n个。所以式（5-1）可以改写为：
这个表达式是余弦函数的形式，而且在i从0变化到（M-1）的过程中，正好使余弦函数完成了一个周期的变化。可以用傅里叶分析的方法从序列｛C2（i）｝求出
、C1C2和（φ2-φ1）。
对于同时旋转多个阵元相位的分组旋转矢量法，设相控阵有N个天线阵元，当观测点位于相控阵的远场区时（图5-29），以第m个观测点为例，阵列方向图简化为：
图5-28 旋转矢量法原理
图5-29 多点观测校正阵元相位和位置
其中，
是第i个阵元相对于第1个阵元的位置矢量，显然d1=0；
为第1个阵元到第m个观测点的位置矢量rm，1的单位矢量。由于关心的是阵元的相对幅相关系而不是其绝对值，所以可以将上式中与i无关的项略去，从而有：
该表达式是非常典型的相控阵合成方向图的表达式。
根据加法的结合率，可以将式（5-4）分为两组复信号相加的形式：
其中，I+J=N。
用旋转矢量法可以求出这两组复信号，记作Z1，Z2（图5-30），从而得到关于阵元复信号的方程组：
此时，对Z2分量的旋转应该是将构成Z2分量的每一个天线单元的移相器做同步调整，也就是在Z2分量旋转时，该组的每个天线单元的移相器都增加相同的相位。通过旋转矢量法可以求解出复信号Z1和Z2，从而得到两个方程式；改变分组的方案，可以得到足够多的方程组以解出每个阵元的复信号。通过多个观测点的校正数据综合处理，可以进一步提高校正精度。
图5-30 相控阵天线发射信号合成原理
进行发射阵幅相校正时，校正信号源提供连续波信号，通过耦合器经相控阵发射。相控阵控制器控制移相器相位状态，校正模块完成数据采集工作后，把测量到的幅度变化数据发送给控制器，控制器完成幅相校正数据的计算后，相应调整移相器的相位状态。
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