3mm固态功率合成技术广泛地应用于毫米波成像系统、拒止武器、毫米波雷达、毫米波测量仪器等领域,其具有稳定性高、使用寿命长、体积小等优势。这些应用场景都需要功率源,功率越高则作用距离越远,抗干扰能力越强,但是单片固态器件的输出功率有限,离上述应用场景的需求还有一定差距,因此需要功率合成技术来达到更高的输出功率。合成效率、饱和输出功率、工作带宽是功率合成的重要指标,合成效率的高低决定了功率合成放大器的能源利用情况,输出功率的大小和工作带宽决定了该器件的应用场景。为了实现高合成效率、高输出功率及宽频带,本文设计了一款基于径向波导的3mm波段24路功率合成放大器,具体完成了以下工作:一、分析了影响功率合成的合成效率、饱和输出功率、稳定性等指标的主要因素,包括幅度相位一致性、端口间隔离度、三种主要合成方式的损耗以及整体散热,综合对这些指标的分析,决定采用12路功率合成网络和两路功率合成放大器结合的方案来实现24路功率合成放大器。二、考虑到3mm波段同轴线尺寸过小而不适宜直接做输入端的问题,提出了两种波导-同轴过渡结构,综合考虑后选择了短路式波导-同轴过渡;还设计了一种12路径向波导功分器。将波导-同轴过渡与12路径向波导功分器组合加工并进行背靠背测试,在88-105GHz,12路径向波导背靠背的回波损耗大于15d B,插入损耗小于1.2d B。另外,设计并加工了一种采用吸波材料的共面魔T功分器,在整个W波段,实测结果显示回波损耗大于19d B,单路损耗小于0.2d B,隔离度大于14d B。三、采用共面魔T（吸波材料）设计并加工了14套相同的3mm波段两路功率合成放大器,测试结果显示,在84-98GHz,14套两路功率合成放大器的平均输出功率超过30d Bm,平均合成效率约90%。考虑到24路功率合成放大器需要较大的驱动功率,又将2套两路功率合成放大器用共面魔T（吸波材料）功分器组合成4路功率合成放大器,实测结果表明,在84-100GHz,4路合成放大器的输出功率均超过32d Bm,最大功率输出功率为33.72d Bm@88GHz,最大合成效率为90.66%@88GHz。四、将两个12路径向波导功分器与12套两路合成放大器组合成24路功率合成放大器,实测结果表明,在84-100GHz,该放大器输出功率高于38.8d Bm,最大输出功率为40.96d Bm@88GHz,最高合成效率为87.24%@94GHz。