系统组成
相控阵终端都包含哪些模块？各模块分别负责哪些工作？下面以Ka波段相控阵为例说明，系统框图如图1所示：
图1 Ka波段相控阵终端的系统框图
相控阵终端主要包括天线发射阵面、天线接收阵面、变频模块、波控单元、惯性/卫星组合导航模块、子阵馈电功分合成模块、结构组件（含天线罩）和电源模块组成，其中：
① 天线发射阵面主要完成Ka频段射频信号的发射；
② 天线接收阵面主要完成Ka频段射频信号的接收；
③ 变频模块主要完成中频和射频信号之间的频率转换和放大工作；
④ 惯性/卫星组合导航模块提供载体姿态、加速度、角速度、位置和时间等信息；
⑤ 波控单元主要完成Ka相控阵的控制以及追星算法的实现；
⑥ 电源模块完成设备各个模块的电源供给；
⑦ 构组件用于天线的整机结构系统支撑和散热，包括主腔体、底板等，天线罩完成通信所需频段的透波以及对天线单元上表面的防护。
研发设计过程
当拿到一个相控阵终端的开发需求，如何开展研发设计工作？包括哪些研发设计过程？下面以流程图方式分别对系统总体的研发设计过程、各关键环节的设计过程展开说明。
总体研发设计流程
图2 总体研发设计流程图
表1 关键里程碑与产出物
| 阶段 | 关键活动 | 主要产出物 |
|---|---|---|
| 需求与任务定义 | 明确应用场景、覆盖/吞吐/指向/功耗/尺寸/环境等 | 需求规格书、任务书 |
| 指标分解与可行性论证 | 链路预算、阵列规模与EIRP/G/T预估、T/R与电源/热初步评估 | 可行性报告、初步链路预算表 |
| 方案设计 | 系统架构、分系统划分、阵列/T-R方案、波束与扫描策略、风险清单 | 系统方案、方案评审纪要 |
| 详细设计 | 天线单元与阵面、T/R通道、馈电/合成网络、上/下变频、波束控制与校准、结构热与EMC | 详细设计图纸、BOM、PDN与热设计报告 |
| 工程样机集成 | 样机装配、互连与功能联调、初版软件/固件 | 工程样机、装配与调试记录 |
| 内场测试与校准 | 近场/远场、EIRP/G/T、噪声系数、带内平坦度、杂散/镜像、波束指向与副瓣、一致性校准 | 测试大纲与报告、校准数据 |
| 外场试验与应用验证 | 对星/对目标、动态指向与跟踪、遮挡与再捕获、吞吐与时延、环境适应性 | 外场试验报告、问题清单 |
| 定型评审与转产准备 | 设计冻结、工艺文件/测试规范、可靠性与安规完善、量产BOM与工装 | 定型评审纪要、转产资料包 |
关键环节之一：方案设计
图3 方案设计流程图
总结要点：
① 方案设计是从需求到详细设计的桥梁，核心是指标分解 → 架构框定 → 关键技术选型 → 风险预案；
② 对 Ka 波段相控阵来说，阵列规模与T/R芯片匹配、扫描与栅瓣规避、宽带合成与热管理是三大难点，需要在方案阶段就量化分析与备选；
③ 输出物必须包括架构框图、链路预算、阵列方案、射频/波束/控制/热设计概要、风险矩阵，作为后续详细设计与立项评审的依据。
关键环节之二：详细设计
图4 详细设计流程图
总结要点：
① 详细设计是把方案转化为可制造的工程图纸与仿真模型的过程，涵盖 发射天线 阵面→ 接收天线阵面 → 子阵功率合成 → 变频 → 波束控制 → 电源 → 结构热 → 接口软件 八大模块；
② 对每个模块都要做电磁/热/功耗仿真 + 可制造性评审，并设置明确的判定标准防止错误流入后续阶段；
③ 输出物必须包括全套原理图、版图、仿真报告、BOM、工艺文件，作为工程样机集成的唯一依据。
关键环节之三：工程样机集成
总结要点：
① 工程样机集成是从模块到系统的桥梁，必须严格按装配精度 → 互连质量 → 功能协同 → 软件固化的顺序推进；
② 每一步都设可量化检查点，发现问题立即闭环，否则会累积到后续测试阶段大幅增加排故成本；
③ Ka 波段因波长极短，机械对准误差与互连损耗对性能影响巨大，需要高精度工装与低损耗材料支撑。
关键环节之四：内场测试与校准
图6 内场测试与校准流程图
总结要点：
① 互耦与装配误差引起的口径畸变，优先通过结构工艺闭环（接地/屏蔽/定位精度）再校准；
② 温度漂移导致指向与副瓣变化，建议温循标定与在线补偿表分段化（按温度区间存储多组码本）；
③ 仪表与线缆误差，采用通/短路补偿、稳相电缆与参考通道，定期做系统级基线复测与交叉比对。
关键环节之五：外场试验与应用验证
注明：以上研发设计流程图是借助AI辅助生成，流程比较全面，可以作为研发设计参考。