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波束控制系统除了实现对天线波束定位，还可以实现天馈线相位误差的补偿，频率捷变后进行天线波束指向修正，实现随机馈相，完成天线近场测试时球面波的补偿，以及对天线阵面的相位监测等。
为了获得相控阵天线波束的低/超低副瓣性能，必须严格控制各天线单元通道内的幅度和相位误差。在测量各天线单元与参考天线单元之间的幅度和相位误差的基础上，可以通过改变波束控制数码，对各单元通道之间的相位误差加以修正。
若设第（ k , i ）单元通道与参考单元［第（0, 0）单元］通道之间的相位误差为Δ ϕ ki ，则用于修正该单元通道内移相器的波束控制数码 δ ki 应为
（4.25）
在考虑对天馈线相位误差进行补偿的情况下，送到第（ k , i ）单元通道内移相器的波束控制数码应为
（4.26）
频率捷变（FA）是提高雷达抗干扰（ECCM）能力的一种重要措施。当雷达发射信号频率改变后，相邻天线单元之间的“空间相位差”会发生变化，而多数数字式移相器的移相值不随通过信号的频率变化而变化，这时将会导致天线波束指向发生偏转。以发射天线为例，若相邻单元之间由移相器提供的“阵内相位差”Δ φ B 为Δ φ B min 的 P 倍（ P 为整数），即
（4.27）
当信号频率分别为 f 0 与（ f 0 +Δ f ）时，对同样的Δ φ B ，波束指向应分别为 θ B P 和（ θ B P +Δ θ B P f ）。
当 f = f 0 时，因 λ 0 = c / f 0 ，故 θ B P 取决于下式，即
（4.28）
（4.29）
若为了在
f
=
f
0
+Δ
f
时仍保证天线波束处于
θ
B
P
方向，则要求将
P
值修改成
。以下讨论Δ
P
f
的估计与计算。
设在 f = f 0 +Δ f 时，当 P 修改为（ P +Δ P ）后，天线波束仍保持在 θ B P ，则有
（4.30）
由此得Δ P 的计算公式为
（4.31）
或
（4.32）
式（4.32）中
（4.33）
例如，设 d = λ /2, θ B P =45°，Δ f / f =±5%，即Δ λ / λ =±20，波束控制计算数码为8位（ K =8），则由式（4.32）有
取整数后，得±[Δ P ]=±4。
对于二维相扫的平面相控阵天线，与Δ P 相对应的用于修正波束指向的波束控制数码Δ α 及Δ β ，由式（4.8）取微分或参照（4.32）式的推导，可得
（4.34）
随机馈相是对天线口径照射函数进行相位加权的方法，由于是“唯相位”（Phase-Only）方法，因此它对无源相控阵天线或有源相控阵天线均是适用的，在后面第5章中将进行较详细讨论 [2] 。随机馈相的实现依赖于波束控制系统。在后面关于虚位技术及随机馈相原理的讨论中，以图4.10所示的情况为例加以说明。第 i 个天线单元的移相器要随机地增加一个 φ i 值， φ i 值的选取按下式进行，即
（4.35）
图4.10 随机馈相时单元相位的随机取值的概率示意图
当按此确定 φ i 值后，相控阵雷达波束控制分系统应产生相应的波束控制数码。
令随机馈相后第 i 单元的相位误差 φ i 与最小计算移相量Δ φ B min （2π/2 K ）之比为 γ i ，则
（4.36）
对于面阵，第（ k , i ）单元的波束控制数码应为
（4.37）
当（ k , i ）单元的相位误差按式（4.37）取 a i 状态时， γ ki 为正值；当取 b i 状态时， γ ki 为负值。
由于 γ ki 是随机的，对各个天线单元通路是不同的，且还可能会随雷达信号工作频率与波束扫描角的变化而变化，因此在波束控制系统中，必须要有一个 γ 存储器，用于存储各个移相器按不同情况预先算出的波束控制修正数码 γ ki 。
天线远场测试要求测试距离 R t 满足下述条件
（4.38）
对于大型相控阵天线，天线口径 D 很大，且常常是不能转动的天线，这给天线远场测试带来特殊的困难。天线近场方法是解决这类困难的有效方法。
天线近场测试有两种方法。一种是探头紧靠天线阵面，相距仅几个波长的近场测试方法。这种方法要求有高精度的扫描器测试架、探头、机械或激光定位装置等，测试通常在微波暗室中进行。另一种方法是将天线测试信号源或测试探头放置在离天线阵面较远的地方，但仍远小于远场测试要求的2 D 2 / λ 。这种方法也可称为中场测试方法，它是在雷达场地进行的。这种方法曾在大型相控阵雷达中得到成功应用。为减少周围环境反射的影响，必要时也应在活动测试装置的支撑结构上及天线阵面附近的地面上安放微波吸收材料。
图4.11所示为一种大型相控阵天线的近场测试示意图。
图4.11 大型相控阵天线的近场测试示意图
测试天线可安置在一个可移动的测试支架上，在图4.11上以 A t 测试点表示，其坐标位置为（ x A , y A , z A ）。
为了保证在天线口面上获得平面波，必须通过相控阵雷达的波束控制设备来修正各单元移相器的相位，以便将球面波变为平面波前，要求波束控制系统提供进行相位修正所需的波束控制数码。
为此，应先求出测试天线至参考单元的距离 R A t ， A t 至各天线单元的距离 R ki ，以及它们之间的距离差Δ R ki ，即
（4.39）
通过光学测量测试天线 A t 的位置可在球坐标系里给出，为（ φ A t , θ A t , R A t ），换算至（ x , y , z ）坐标系，表示为
（4.40）
而安放在倾角为 A °的（ x 1 , y 1 , z 1 ）平面上的第（ k,i ）单元，在（ x , y , z ）坐标系里的位置由式（4.11）确定为
（4.41）
故 A t 至第（ k,i ）单元的距离 R ki 可表示为
（4.42）
再按式（4.39），即可算出第（ k , i ）单元与（0, 0）参考单元之间的相位误差Δ φ ki 为
（4.43）
式（4.43）中， L =0,±1,±2,…, L 用于考虑修正超过波长整数倍的路程差。
令Δ φ ki 与最小计算移相量Δ φ B min 之比值为 τ ki ，则
（4.44）
此时，波束控制系统送至各个移相器的波束控制数码 C （ k , i ）应为
C （ k , i ）= i α + k β + τ ki
（4.45）
波束控制系统可用于天线阵面的相位监测。天线阵面的监测依照测试信号源的放置位置可分为内监测与外监测两种方法。采用内监测方法，可以将雷达发射机的工作信号作为对移相器和馈线系统的测试信号，雷达监测工作状态与雷达工作状态可同时进行。内监测方法一般无法检测到天线单元本身；外监测方法则可检测到天线单元。
无论采用哪种方法，在检测移相器的相位状态时，均需要将该移相器的移相状态逐位地进行切换，或对移相器进行全“1”状态与全“0”状态的检测，即移相器所有各位均全部移相或不移相。
对哪一个移相器进行检测，按哪种方式进行检测，均是由监测计算机按程序设计进行的。因此，在波束控制系统的设计过程中，应考虑监测工作方式的要求及与监测计算机的接口 [3] 。
天线波束形状的捷变能力是相控阵雷达的特点之一。它可以依靠改变相控阵天线的复加权系数来实现。对于只有移相器的无源相控阵天线，则可用“唯相位”（Phase-Only）的方法，即只改变各单元通道的相位来实现天线波束形状的改变。
设 N 单元线阵第 i 个天线单元（或第 i 个子天线阵）接收的复信号为 x i ，其复加权系数为 w i ，则在某一采样时间，整个阵面的接收信号矢量 X 及其对应的加权矢量 W 可表示为
（4.46）
各单元信号经加权后求和，在阵列的相加网络输出端的输出为
或
（4.47）
改变加权矢量 W ，即可改变阵列输出，即改变天线波束形状。在采用RF波束形成的相控阵雷达天线中， W 的变化是由波束控制系统来实现的。