电容式微机械超声换能器(CMUT)声学辐射与振膜的振动紧密关联，因此开展振膜振动与声学辐射的定量关系研究是器件设计的重要依据。先运用薄板振动理论分析了圆形振膜振动的谐振频率与振动模态；再运用瑞利—索末菲衍射公式对CMUT的振动模态进行声学辐射建模；最终得到在基频振动时CMUT圆形振膜的材料、半径、厚度与辐射声场、指向性的关系。与经典的活塞近似理论计算声学辐射相比，采用本文提出的振动模态方法提高了计算CMUT声学辐射的准确性。计算结果表明：在基频振动时CMUT辐射指向性更弱，且具有更低的旁瓣。