相控阵远场衍射的场强分布模型是单缝衍射和多缝干涉双层效果的叠加模型，所以级次包络函数是一样的，设与器件法线呈θ角的远场衍射级次的包络函数为f（θ），那么f（θ0）＝f（θ2）＝…＝f（θζ），其中ζ∈［－π／2，π／2］。在θB角方向的远场衍射光强为I（θB）＝E（θB）2，远场所有点的光强之和为所有角度上对应的远场点光强积分。

由于相控阵器件的相控单元数目比较多，绝大部分能量分布于单个衍射单元的包络之内的主极大和次极大干涉包络，相对于这些主极大和次极大的光强，其余的栅瓣能量非常小，一般情况下可以忽略不计。

所以，设EM（θBi）为远场第i个衍射主级次处的场强峰值，PBi为远场第i个衍射主级次对应的功率，PT为远场所有光功率总和，θW为衍射主级次的包络角光束宽度。可得

实际工作中，第n个衍射级次的衍射效率为

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式中，i为干涉级次序号。

在口径为100 mm，单个PA－in－PA器件宽度为10 mm，电极宽度为3μm，电极间距为2μm的条件下，工作波长为1 064 nm，采用理想相位，对衍射角度0°～6°的角度衍射效率进行仿真。PA－in－PA结构的相控阵在0°～3°内，其远场衍射光强几乎分布在主瓣位置，其主瓣光斑包络呈高斯分布，次极大旁瓣归一化光强低于0.1。随着指向角度继续增大，栅瓣光斑继续增加，当偏转角度达到6°左右时，在－6.25°位置出现最强旁瓣，此时主极大光强和最强旁瓣强度几乎相等，远场出现两个高斯分布、强度几乎相等的光斑。指向角为3°时的远场归一化强度分布如图3.19所示，指向角为6°时的远场归一化强度分布如图3.20所示。

图3.19　指向角为3°时的远场归一化强度分布

图3.20　指向角为6°时的远场归一化强度分布