W波段是毫米波的重要大气窗口,在雷达、制导、遥感、电子对抗、拒止武器等领域有重要应用价值。功率放大器作为这些系统的核心部件,其功率水平对系统性能有重要影响。相比于真空电子器件,固态器件具有尺寸、可靠性和产量上的优势,而功率合成技术让固态放大器的功率进一步提高,使其成为了另一个重要的功率来源。本文基于这个背景对W波段固态功率合成的关键技术展开研究,主要内容如下:(1)对合成效率的影响因素进行研究。从微波网络理论出发,本文研究了信号幅相、网络损耗、网络隔离度对合成效率的影响。分析结果表明,信号的幅相越一致、网络损耗越小,则合成效率越高。而网络的隔离度影响着支路差异对信号幅相的调制程度,对合成效率有间接影响。(2)对W波段关键无源结构进行研究。包括宽带低损耗波导-微带过渡结构、T型结、环形电桥、传统波导魔T、共面魔T基本单元以及二进制多路合成网络。仿真结果表明:在75-110GHz内,过渡结构回波损耗大于20dB,插入损耗小于0.1dB。所有基本功分/合成单元在91-95GHz内均具有良好的端口一致性和较低的插入损耗,由传统波导魔T和共面魔T组成的多路二进制网络同时具有端口一致性好、损耗低和隔离度高的特点。实测结果表明:过渡结构扣除微带损耗后,插入损耗约为0.2dB,传统波导魔T和共面魔T单元的插入损耗分别为0.26dB和0.14dB。(3)对多路合成放大器进行研究。包括单元放大器模块,4路合成放大器、8路合成放大器、16路合成放大器和32路合成放大器。在计算放大器功耗的基础上,本文设计了相应的散热结构。仿真结果表明在20℃环境温下,单元放大器温度为25.2℃、4路放大器最高温度为38.4℃、8路放大器的最高温度为56.5℃,16路放大器的最高温度不超过63.5℃,32路放大器的最高温度不超过70℃,各支路芯片间的温度差异不超过2℃。测试结果表明在91-95GHz内,单元放大器输出功率大于2W。在连续波测试条件下,4路合成放大器的最高输出功率为11.43W@93GHz,8路合成放大器的最高输出功率为20W@93GHz,16路合成放大器的最高输出功率为37.2W@92GHz,32路合成放大器在91-94.5GHz内的输出功率大于50W,在95GHz处输出功率大于40W,最高输出功率为61.9W@92GHz,最高合成效率为73.1%@92GHz。