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在微波毫米波频段，由于受微波单片集成电路（Microwave Monolithic Integrated Circuits：MMIC）工艺水平的限制，单个MMIC功率放大器芯片所能提供的最大输出功率往往不能满足系统要求。解决此问题的有效途径之一就是采用功率合成技术来构建功率合成放大器。本文基于基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide：SIW）技术对高性能、低成本的功率合成电路进行了比较深入的研究。提出了分层基片集成波导功率合成和柔性基片集成波导功率合成方案并进行了仿真分析和实验验证，研制了基于分层结构、柔性波导结构、树状结构、梳状结构的多种基片集成波导功率分配/合成器及其功率合成放大器。此外，还提出了一种低复杂度四载波超宽带射频前端的设计方案并研制了实验样机。论文主要工作如下：
第一章介绍了SIW结构的主要特性及其等效电路。讨论了SIW-微带转换器的简便设计方法并给出了测试结果。提出了HMSIW-微带两节线转换器结构，并在此基础上完成了宽带、低损耗的S波段HMSIW三分贝功率分配器设计。
第二章提出了分层基片集成波导功率合成器方案，给出了两种实现结构，即波导馈电分层基片集成波导（RWG-SIW）功率合成结构和微带馈电分层基片集成波导（MS-SIW）功率合成结构。研制了十路RWG-SIW功率分配/合成器、四路宽带RWG-SIW功率分配/合成器和三路MS-SIW功率分配/合成器。其中基于四路RWG-SIW功率分配/合成器研制的功率合成放大器在10.7GHz上最大功率输出约为8.6W（连续波），在8.5～12.4GHz范围内，功率增益均大于22.6dB，合成效率大于52.5％，在11.5GHz上最大合成效率为73％。测试结果表明：分层基片集成波导功率合成电路具有工作频段宽、各输出端口幅度及相位一致性好、传输损耗小、易于集成等优点。
第三章提出了采用SIW技术设计实现柔性波导的方案并进行了实验研究，实验结果表明柔性基片集成波导具有良好的导波特性，可用于不同部件的波导之间或波导与平面电路之间简便、有效的连接。提出了柔性基片集成波导功率分配/合成器结构，设计并制作了Ka波段八路功率分配/合成器和宽带功率合成放大器。在26.5GHz上实测最大输出功率约为4.2W（连续波），在25.1～28.4GHz范围内，功率增益均大于13dB，合成效率大于60％，在26.4GHz上最大合成效率约为72.5％。说明柔性基片集成波导功率合成技术可有效地用于毫米波宽带功率合成放大器设计。
第四章介绍了SIW树状功率分配/合成结构在微波与毫米波固态功率合成电路中的应用。在X波段研制了四路树状基片集成波导功率分配/合成器及其功率合成放大器。四路合成功率放大器在10.4GHz上的1dB压缩点输出功率P1dB约为7.1W（连续波工作方式），在8.9～12.3GHz范围内，增益大于21dB，合成效率大于60％，在9.5GHz上最大合成效率约为73.6％。测试结果表明该功率分配，合成结构具有宽带、易散热、结构简单等优点。
第五章将基片集成波导技术应用于紧凑型结构的功率合成放大器设计。利用SIW分支结构实现梳状功率分配/合成电路。在X波段研制了两种高性能功率合成放大器。实测SIW四路梳状合成功率放大器在10.3GHz上P1dB输出功率约为8.3W（连续波工作方式），在9.5～11GHz范围内，合成效率大于68.7％，在10.21GHz上最大合成效率约为84.2％（若扣除测试接头的损耗，约为87.6％）。实测SIW四路对称梳状合成功率放大器在10.4GHz上P1dB输出功率约为8W，在9.79～10.62GHz范围内，合成效率大于50％，在10.21GHz上最大合成效率约为80％（若扣除测试接头的损耗，接近83％）。测试结果表明这项技术可方便地用于小型化、模块化微波与毫米波功率合成放大器设计。
第六章提出了一种低复杂度四载波超宽带射频前端设计方案，降低了MB-OFDM（MultibandOrthogonal Frequency Division Multiplexing）UWB系统中正交调制器、正交解调器、高速A/D和两速D/A等电路的设计难度。研制了射频前端样机，并支持了100Mbps的数据传输速率。