毫米波以其独特的优点在电子系统中能得到广泛的应用，并能产生特殊的效能。但是，目前毫米波功率资源仍是制约毫米波技术在应用系统中的关键性瓶颈问题。基于此，开发体积小、重量轻、可靠性高的毫米波固态功率源技术成为当今毫米波领域研究的重点和主要发展方向。本文结合“十五”军事电子预研课题，实现了一种基于毫米波MMIC功率放大芯片的毫米波功率放大器的研制，以及在此基础上的混合集成高效平面结构的功率合成技术的研究，以进一步提高功率。其中，在毫米波功率放大技术中，着重解决了因芯片体积小而产生的设计加工难度较大的问题，突破Ka波段高效固态电路设计和结构工艺设计等关键技术，实现了毫米波功率放大器的制作。通过测试，制作的八毫米功率放大器输出功率达到25.6dBm，功率增益11.5dB，功率附加效率13.1%，达到了设计要求。在功率合成中，着重解决了提高合成效率关键因素的低损耗3-dB电桥，并且，通过仿真分析了影响合成效率的主要因素。本课题设计的低损耗3-dB电桥不同于一般常用的Wilkinson电桥，其特点除了损耗低外，无需阻性材料，且制作工艺简单，可以在常用的软基片上做出高性能的功率分配、合成网络。经测试，两路功率合成在35GHz输出饱和功率达到28.4dBm，功率增益9dB，合成效率高于80%。实验证明，两路功率合成基本上达到了设计要求，但还有诸多问题有待研究和解决，若进一步提高制作工艺，改进电路结构，合成效率有望进一步提高。高效率的两路功率合成的实现将为多级合成打下坚实的基础。