无线通信和雷达系统中广泛采用了相控阵天线技术,近年来,超宽带阵列天线在通信与侦察中扮演着越来越重要的角色。紧耦合阵列作为一种新型的超宽带阵列天线,不同于传统的阵列设计方法专注于单元属性,而是以阵列整体来进行设计与优化。其思想是利用单元间耦合来扩展阵列带宽,解决了传统相控阵单元之间强互耦的问题,实现宽带化的同时还具有低剖面的特点。本文主要研究集成巴伦馈电的超宽带紧耦合天线阵列,首先从Floquet定理出发,给出了平面周期阵列的仿真分析方法。从等效电路角度分析单元之间的耦合效应对于阵列带宽的影响。建立起紧耦合单元模型与等效电路之间的对应关系,为设计紧耦合阵列提供了理论依据。在上述基础上,本文考虑一种垂直放置的短偶极子天线作为紧耦合阵列天线的辐射单元。以等效电路模型作为分析的基础,目标带宽为优化目标,优化满足要求的阵列单元参数。以巴伦作为匹配网络和天线单元进行联合优化,进一步拓展了紧耦合阵列的带宽。随后,分析了紧耦合阵列在高频的短路失配问题,提出了加载阻性匹配层的方法去抑制短路失配,实现10倍频程的工作带宽。最后,本文分析了有限大紧耦合阵列天线的边缘截断效应所带来驻波变差的问题,通过延长边缘单元的辐射臂去调节边缘单元的阻抗匹配,改善边缘单元的电压驻波比。然后对超宽带紧耦合阵列进行仿真,分析了阵列的性能。最后,设计并优化了1分8的超宽带威尔金森功分器作为天线的馈电网络,并对天线与功分器进行一体化仿真,验证设计的整体正确性。