当前微波通信系统正朝着小型化、高频段、高功率的方向发展,在这种情况下,单一的功率放大芯片已经变得难以满足系统的需求,功率合成技术是目前最有效的方法,但是传统的功率合成器体积较大,效率较低,因此,小型化、高效率的功率合成器是目前重要的研究课题。本论文利用芯片微组装工艺技术,并结合低插损的径向波导功率合成技术,在波导腔内进行多路放大器合成,克服了传统二进制波导级联功率合成技术在多路功率合成时损耗过大的缺点,使输出功率得到了极大提高,合成效率超过80%,同时减小了尺寸,提高了功率合成器的实用性和可靠性。本论文的主要工作如下:1、基于径向波导、波导同轴转换、波导微带转换的理论分析,对Ku波段径向波导功率合成器的合成网络进行了详细的研究,研究结果表明,在14.3～15.5GHz频率范围内,整个无源合成网络的插入损耗小于0.8dB,合成效率超过80%,研究结果验证了设计思路的可行性。2、采用高性能的氮化镓裸芯片和微组装工艺,设计了单路微波放大模块,模块的长宽高尺寸为:5.5*4.7*0.9cm,模块的输出功率超过20W,各模块输出功率的幅度差小于0.5dB,满足本课题的设计要求。3、基于径向波导功率合成网络和小型化微波放大模块,设计了一款八路径向波导功率合成器,测试结果表明,在14.3～15.5GHz频段内合成功率达到120W以上,合成效率超过80%,并且该合成器具有可扩展性,可进一步设计更高功率的合成器。本论文从理论分析、仿真、工艺等方面入手,对小型化、高效率功率合成器进行了详细的设计与研究,为功率合成器的发展应用提供了一定的参考。