飞行器在临近空间超高速飞行过程中,由于飞行器表面与空气摩擦产生电离过程,在其周围形成等离子鞘套。等离子鞘套是一种有耗色散且介电系数为复数的介质,在飞行器表面分布呈现出非均匀特性,安装于飞行器尾部的相控阵天线向外辐射时,等离子鞘对天线波束合成会造成很大影响。主要包括三个方面:(1)由于等离子鞘对电磁波的反射作用,会增加天线阵列之间的耦合效应,导致波束指向偏差增大;(2)等离子鞘会改变目标信号波达方向,导致估计波达方向与实际目标波达方向不同,影响波束合成效果;(3)电磁波穿过等离子鞘套与飞行器之间会发生多次反射,产生多径效应,改变场强分布从而引起天线方向图畸变,最终影响波束合成。围绕此问题,本文开展的工作主要包括以下几方面:1、根据飞行器表面等离子鞘套的流动特性与材料特性、飞行全程天线近附近的电子密度、碰撞频率等参数的时间与空间分布,建立等离子鞘套包覆下弹载相控阵天线的三维电磁模型,进行三维流场电磁计算,并分析计算模型的有效性。2、利用仿真模型计算不同等离子鞘套参数下相控阵天线近场区辐射特性,根据场强分布特性计算天线方向图结果,并分析不同等离子鞘套参数下波束指向结果,获取相控阵天线波束指向偏差模型。根据计算结果发现:在等离子鞘套覆盖下,天线波束增益降低,天线方向图畸变,随着等离子体电子密度增大,波束指向偏差变大;并且在高电子密度下,等离子鞘套对电磁波全反射,天线方向图反转。3、针对于等离子鞘套对来波信号的影响,建立阵列接收天线电磁模型,计算等离子鞘套下相控阵接收天线阵元处的场强分布,从而构建耦合等离子鞘套的时域信号,并计算阵列导向矢量。结合MUSIC和Unitary-Esprit波达角度估计算法,分析目标信号经过不同参数的等离子鞘套对来波方向的影响规律。结果显示:在低电子密度,DOA估计误差较小,且当入射角大于60°时误差显著增大;在高电子密度,DOA估计误差较大且发生波动,产生“黑障”现象。4、基于最小二乘法理论,建立了不同参数等离子鞘套下波束指向和DOA估计偏差数学模型。针对波束指向偏差问题,提出了基于回波估计的校正方法。根据来波信号方向实时校正相控阵天线波束合成,使得天线主波束对准目标。最后通过仿真验证了该校正方法的有效性。综上所述,本文研究结果可为再入飞行器相控阵天线设计提供数据参考,并且对于分析等离子鞘套对弹载相控阵雷达主/被动测向的影响规律,研究天线波束指向误差校正问题具有重要参考价值。