空间飞行器以超高声速返回大气层时,产生一层包裹着飞行器的等离子鞘套。等离子鞘套是一种有耗色散介质,分布在相控阵天线近场区,与天线辐射的电磁波相互作用,影响相控阵天线的波束形成效果,造成波束指向偏差,导致飞行器天线波束无法精确对准天基测控卫星。原因有两个方面:一是,等离子鞘套对电磁波的衰减和相位延迟在不同方向上存在较大差异,改变远场区的场强分布,使得不同阵元辐射场的相干叠加不同于自由空间,改变阵列波束合成效果;二是,等离子鞘套对电磁波产生强烈的反射作用,增加阵元之间的相互耦合,增大波束合成指向角的偏差。针对此问题,本文开展工作主要包括:首先,研究了电磁波在非均匀等离子鞘套中的传播特性,分析了天线不同方向上辐射的电磁波穿透等离子鞘套后的幅度衰减和相位延迟特性。根据电磁波叠加定理,推导了等离子鞘套下相控阵天线阵因子计算公式,计算了不同等离子体参数情况下阵因子方向图,给出了不同等离子体电子密度、碰撞频率对阵因子波束指向的影响规律。其次,基于等离子鞘套对电磁波的反射特性,研究了等离子鞘套下相控阵天线阻抗特性和互耦特性。结果表明:在高电子密度,低碰撞频率情况下,等离子鞘套会使阵元自耦合和相邻阵元互耦增强。而对于斜对角阵元,等离子鞘套会使其互耦降低。然后推导了考虑互耦时等离子鞘套下相控阵天线方向图的计算方法,并对其进行正确性验证。最后,根据方向图乘积定理,考虑阵元互耦因素,建立了非均匀等离子鞘套覆盖下相控阵天线的电磁分析模型,计算了等离子鞘套覆盖下相控阵天线不同空域指向的辐射特性,根据方向图计算结果,获得了等离子鞘套参数与相控阵天线波束指向偏差角之间的关系。计算结果表明:随着等离子体电子密度的增加,相控阵天线方向图主瓣增益降低。当等离子体碰撞频率接近相控阵天线工作频率时,等离子鞘套对天线方向图恶化最为严重。等离子体电子密度越大,碰撞频率与相控阵天线工作频率越接近,等离子鞘套造成相控阵天线波束指向偏差越大。本文的研究成果可以为飞行器相控阵天线设计提供参考,为等离子鞘套覆盖下相控阵天线波束指向误差修正提供补偿数据。