毫米波通信系统常常需要提供大功率信号输出，而现有的毫米波功放单片的输出能力很有限，这就需要对多片功放单片进行功率合成以提供大功率输出。因此，功率合成技术是研制大功率毫米波功率放大器的关键之一。在了解了功率合成技术在国内外的发展状况后，本文介绍了其基本理论，并分析了影响功率合成效率的因素。仿真设计了两种结构的波导-微带过渡转换，并加工出实物以验证其损耗特性。通过对比，发现它们仅存在结构上的差异，因此，设计电路时可根据特定的电路布局需求对它们进行选择。此外，还先后仿真设计了四种功率分配/合成器，在比较了这几种结构之间的幅度不平衡度、工作带宽、输出端口之间的隔离度以及体积大小之后，选择改进型T型结作为功率分配/合成网络使用，最终确定了以探针过渡与改进型T型结相结合的两路功率合成方案。经测试，实际制作的两路无源功率合成网络具有较好的性能，其插入损耗保持在0.35dB-0.49dB之间，带内波动小于0.14dB，回波损耗基本上大于20dB。在无源网络的放大模块中加入功放芯片后，制作了两路功率合成放大器，并对其性能参数进行测试，其结果为在30.2GHz-30.7GHz工作频段内，饱和输出功率在28.97dBm-29.25dBm之间，带内增益较为平坦，功率输出接近1W，合成效率保持在81%左右，在30.25GHz达到84.1%的最大值，达到了设计要求。