随着通信技术的快速发展,微波系统对大功率和宽频带器件的需求越来越高。针对大功率要求,在功放芯片难以实现足够的功率,而行波管的应用场景有限的背景下,功率合成技术应运而生。为了满足宽频带要求,采用宽带阻抗匹配技术和宽带传输结构是一种有效方法。常用的宽带阻抗匹配器有多节阻抗变换器和渐变阻抗传输线等,多节阻抗变换器的设计过程比较简单,但在实际应用中考虑到尺寸和加工成本等因素,渐变传输线是更好的选择。对于宽带传输线,相比于有截止频率的矩形波导和高频插损较高的微带线,没有截止频率且具备高品质因数的同轴结构优势很明显。基于扩展同轴的空间功率合成器具备同时满足大功率和超宽带的优势,可以用来实现超宽带空间功率合成器。该结构设计主要分为扩展同轴设计和对极鳍线设计两部分,其设计基础均为超宽带阻抗匹配理论。本文中首先基于余弦平方渐变阻抗传输线设计并加工了一款工作于6-18GHz的扩展同轴空间功率合成器。出于对空间功率合成技术复杂结构的考虑,将十六个托盘结构、两个圆柱盖子、两个不规则锥体以及外部散热结构进行组合装配,以实现扩展同轴空间功率合成器的机械结构。文中从基板变形、金属缝隙以及器件错位三个方面对实物测试结果的影响进行了分析,为第二版的设计提供了经验。第二版主要从尺寸和结构两个方面做出了改进。最小反射理论是一种最佳渐变阻抗匹配理论,它可以综合出最佳渐变特性阻抗,但无法直接用来设计渐变传输线。本文中同样基于最小反射理论,结合仿真软件HFSS和编程计算软件Matlab,提出一种快速拟合对极鳍线最佳尺寸的方法。相比于第一版,整体尺寸缩小约30%。结构方面,为了减小加工件之间的错位,在器件相连处增加了卡槽和凸台设计,卡槽设计可以提高各圆弧器件之间的同心度,减小机械误差的影响。基于以上研究,加工设计了一款6-18GHz、一款2-18GHz的扩展同轴空间功率合成器,两种合成器均有较好的仿真结果。对加工完成的6-18GHz的空间功率合成器进行测试,测试结果表明,整个工作带宽内回波优于-8dB,插损优于5dB,大部分频带内插损优于3dB,基本满足设计要求。文中对测试结果进行了分析,并提出了改进方法。