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高功率微波(HPM)指的是频率在0.1~300GHz,输出功率大于一百兆瓦的电磁波。自二次大战以来,HPM技术在军事应用的牵引下得到了飞速的发展。随着应用领域和功能的不断扩展,对HPM功率水平的要求日益增加。单个HPM源受到物理机制以及工艺条件的约束存在上限,功率合成是解决上述问题,满足应用系统发展要求的重要技术途径。利用频率特性差异的非相干功率合成是HPM合成技术的核心发展方向之一,国内外学者开展了大量的研究工作。然而当前此类研究的重点多为同频段内相近的两个或者多个频点之间的合成,而对诸如X波段和Ku波段这种跨越几乎一个倍频的同极化非相干HPM功率合成鲜有报道。本文针对X和Ku波段的同极化HPM合成技术开展研究,首先归纳了国内外对高功率微波合成技术的研究现状,详细分析并给出了这种跨波段双频合成的可能技术途径,对合成技术的核心器件高功率容量双工器做了深入的研究,提出了X、Ku波段非相干合成链路的初步设计方案,论文研究并克服了以下几个具体的难题:1、通过对比圆波导与同轴波导的传输特性,指出同轴波导在模式隔离方面的优势,并利用特定内外半径比的同轴波导结构解决了过模滤波器设计中功率容量与模式竞争的技术矛盾;2、通过对比同轴波导中TEM模式与高阶模式的色散特性,指出通过改变同轴内导体半径,改变高阶模式传播常数,调谐高阶模式谐振频率的方法解决了过模滤波器寄生通带抑制问题;3、从功率容量与滤波器腔体Q值之间的物理关系出发,提出通过降低Q值,增大各谐振腔之间的耦合量,适当扩展工作带宽的方法,进一步提高了滤波器的功率容量;4、利用过模径向波导的角向对称传输特性,实现了X、Ku波段高效率合成器的设计,克服了传统分支波导合成结构带来的高阶模式寄生问题。最终设计的双工器较好地实现了X、Ku波段链路共口径合成。其中X波段输入通道在8~8.5GHz上回波损耗大于19dB,插入损耗小于0.5dB,对Ku波段电磁波的隔离度能做到39dB以上,功率容量大于1GW;Ku波段的输入通道在14.9-15.3GHz上回波损耗大于20dB,插入损耗小于0.5dB,对X波段电磁波的隔离度能做到55dB以上,功率容量大于0.5GW。