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3mm频段单个固态功放输出功率普遍还处于毫瓦量级,实现该频段多路、高效、高输出的功率合成对系统应用具有战略价值,也是当前3mm频段研究的瓶颈之一。本文在3mm频段,利用金属波导低损耗的特性,针对合成结构、频带宽度、合成效率等方面,对多种功率合成网络进行较为深入的研究,主要工作如下:1.基于E面波导-微带探针理论,研制了3mm频段波导单探针结构,该结构安装方便、插损小、易于固态器件散热,适用于3mm频段宽带、大功率应用。实测结果显示:在75-103.5GHz范围,两个端口反射系数小于-20dB,插入损耗小于2.2dB,扣除线损则该过渡的插损仅为0.25dB。2.基于波导T型分支理论,分别对波导E面T型结、H面T型结、魔T进行了研究。并分别对3种电桥进行了设计研制,测试结果表明,三种电桥有着良好的幅相一致性,端口驻波,结构简单易实现。3.基于波导分支电桥理论,对E面波导分支电桥进行设计、研制。实测结果表明:在85-100GHz,S11<-15dB,S21,S31约为-3.2到-3.4dB。对H面波导分支电桥进行研究,研制测试表明:在85-100GHz,输入端口反射系数小于-15dB,两输出端口信号幅度一致性良好,幅度差在0.32dB以内,电桥损耗在1dB以内。4.基于波导环形电桥理论,总结出3mm频段波导环形电桥的一般设计方法。对波导环形电桥进行仿真设计,研制。实测结果显示:在75-103GHz范围内,S11小于-15dB,S21,S31为-3.3dB到-3.4dB左右。该结构损耗小、频带宽、隔离度高、易于加工,适合作为3mm频段功率合成放大器。5.基于波导环形电桥合成网络,研制四路功率合成放大器,在88-92GHz范围内,该合成器最大输出功率高于1.8W,最大输出功率为2.203W@88.5GHz,在88.5-94GHz,范围内合成器的合成效率高于70%,最大合成效率为86.4%@91GHz。在此基础上研制了八路功率合成网络,测试结果显示:在85-100GHz范围内,该合成网络插入损耗约为4.2-4.5dB,扣除线损等影响,合成部分的损耗仅为2.4-2.7dB,相对应的合成效率约为73.3%-75.8%。