毫米波固态系统的应用与发展很大程度上取决于系统的功率大小。在单个器件输出受限的情况下要提高系统的输出功率,功率合成技术是一种行之有效的方法。特别是在现有合成途径存在诸多局限的条件下,新的毫米波功率合成方法是毫米波固态功率发射技术研究的核心。本文将波导内空间功率合成新技术应用到毫米波功率合成系统中,分析了毫米波波导内空间功率合成基本原理和结构,提出基于过模波导结构的Ka 波段波导内空间功率合成放大器实施方案。本文研制了性能优良的毫米波波导-微带的对极鳍线2×2 过渡阵列和毫米波过模波导传输系统,对极鳍线过渡阵列在35-40GHz 插入损耗小于0.6dB。在此基础上,采用四片Agilent 公司HMMC -5040作为基本放大单元,实现了Ka 波段固态功率合成放大器。在频率为38.0～39.2GHz 范围内最大饱和输出功率284mW,合成效率达71%。本文的工作为波导内空间功率合成技术在毫米波固态功率发射技术中的应用打下了良好的基础。