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在微波毫米波系统中,发射机的作用半径主要取决于末级高功率放大器的输出功率大小,但是由于单片集成电路功率放大器的输出功率较低,毫米波频段更是如此。因此要使系统获得更大功率输出能力,势必采用功率合成技术。本文讨论了影响功率合成放大技术合成效率的主要因素,分析研究了多路功率合成放大技术的有效方法。采用波导内空间功率合成及电路级功率合成相结合的混合合成方法,利用基于高功放子模块的模块化思想研制高功率合成放大器,成功解决了高功率高合成效率的多路合成放大技术难题。使用分支波导双探针结构级联Wilkinson电桥的八路功率分配/合成网络研制高功放子模块,以此为放大单元,使用多级分支波导分配/合成网络进行高功率合成放大。采用奇偶模理论对分支波导耦合器进行理论分析;对波导-微带面对面双探针分配合成器进行场结构理论分析;采用奇偶模理论对Wilkinson分配合成器进行了理论分析,成功的将基于薄膜工艺的Wilkinson分配合成器应用于毫米波功率合成放大技术领域。采用8片TGA4517功率单片合成的高功放子模块的测试结果表明,从30.5GHz-36GHz的频段内,饱和输出功率均大于44dBm(25W),30-37.5GHz频段内,饱和输出功率均大于42.8dBm(18W),在32.5GHz频点获得最大饱和输出功率46.2dBm(41.7W),高功放子模块在31-37GHz频率范围的合成效率为79.4%-83.2%。研制了16路功率合成放大器,16路功率合成放大器无源测试结果表明,从31.5-37.2GHz频率范围内,输入输出端口的回波损耗大于15dB,分配/合成网络的插入损耗为2.2-3.1dB,而合成路径网络的损耗约为0.9-1.2dB,换算成合成效率为76%-81%。研制了32路功率合成放大器。32路功率合成放大器无源测试结果表明,从31.8-36.4GHz频率范围内,输入输出端口的回波损耗大于16dB,分配/合成网络的插入损耗为2.7-3.3dB,而合成路径网络的损耗约为1.2-1.5dB,换算成合成效率为71%-76%。