相控阵天线由于高可靠性,可多波束赋形,波束扫描灵活快速等优势,在军事及民用通信领域占据越来越多的市场份额。特别是瓦片式相控阵具有重量低、体积小,易于与平台共形等亮点,已成为相控阵天线发展的主流。由于每个通道单元都具备独立的信号放大和移相功能,阵面口径越大则系统复杂度越高,这使得维护工作变得愈发困难。应XX公司的产品研发项目需求,研制了应用于某卫通平台的瓦片式相控阵天线。该相控阵安装后不便拆卸,使得射频可测试性降低。为此相对传统的相控阵天线而言,增加内校准功能,结合整机设计实现故障可发现,误差能修正的应用需求。本文首先系统的调研了瓦片式相控阵天线的原理、构成以及国内外研究情况,进行总体方案及关键技术分析、设计。其次,在毫米波瓦片式模块设计中,基于成本考虑舍弃了成熟的LTCC方案,利用多层微波板结合射频毛纽扣的方式实现垂直过渡的低成本方案。结合技术要求完成芯片选型并对模块射频链路进行了细致的评估设计。对射频过渡及馈电网络也开展了详细的仿真设计,并进行容差分析降低工程化风险。完成传统的贴片天线的单元设计基础上,在天线阵列中增加耦合馈电功能,结合模块及后端的馈电网络,形成闭合的射频通路,为实现内校准功能提供了硬件保障。相关设计均进行了仿真优化,并通过实物装配和测试,验证了设计的可行性及合理性。通过详细对比各种天线测量技术,根据需求在近场校准中选取了基于矢量旋转法的Phase-toggling方案,成功完成了校准工作并在远场系统中得到性能验证。利用内校准网络顺利校正人为加载的误差,成功还原了天线的正常性能。瓦片式相控阵天线及内校准功能得到充分的考核和验证。最后结合研究提出基于内建闭合校准网络,内、外馈电校准结合的应用方案,为瓦片式相控阵天线寿命周期内的性能维护提供了新的思路。