随着固态器件在微波毫米波系统中越来越广泛的应用,对固态器件的输出功率提出了更高的要求,为了满足微波毫米波发射系统对大功率的要求,功率合成技术是目前提高系统输出功率的常用的,也是非常有效的方式。本文主要基于波导内空间功率合成方式对Ka波段毫米波固态高功率合成技术进行了研究,并且从功率合成网络的幅度相位不一致性等方面,对影响功率合成效率的主要因素进行了分析。采用奇偶模理论及等效电路的方法对常用的Wilkinson电桥等结构进行了理论分析。设计了基于rat-race矩形波导电桥的4路高增益功率合成放大器,在32GHz处增益达到最大为50.2dB;在30-37GHz频段,饱和功率为38.6-41.4dBm,合成效率大约为72.1%-95.1%。同时,设计了基于分支线波导电桥的8路高功率合成功放子模块,从30-36GHz的频段内,饱和输出功率均大于43dBm(20W),在32GHz频点获得最大饱和输出功率44.9dBm(30.9W),在32GHz和36GHz处合成效率达到最大92.7%。从而为Ka波段毫米波固态高功率合成技术的研究奠定了基础。最后,运用多级级联方式,采用电路级功率合成与波导内空间功率合成相结合的混合合成方法,利用8路高功率合成功放子模块研制出了32路高功率合成放大器,我们采用脉冲工作方式对该功率放大器进行了测试。在31-37GHz频率范围内,饱和输出功率为47.9-50.5dBm,在32GHz和34.5GHz处达到最大,输入脉冲信号占空比0.5%的情况下,最大饱和功率为50.5dBm;合成效率大约为76.7%-90.1%。