近来，基于MMIC PA(Monolithic Microwave Integrated Circuit Power Amplifier)的毫米波波导空间功率合成技术是固态毫米波高功率电子领域热门研究方向。在这类研究中，在较多合成支路情况下保持较高的合成效率和较宽的工作带宽是实现固态毫米波宽带高功率合成的关键技术难题，也是本文研究的重点内容。本文主要成果有：1．从电路网络基本理论出发，分别研究了多级功率合成和N-路功率合成中，合成效率与各支路信号幅度和相位不平衡程度、合成网络损耗、以及合成级数之间的关系，为多路高效率功率合成奠定理论基础。2．提出一种基于波导同相位面多微带探针耦合的固态毫米波超宽带高效率空间功率合成电路。在该类电路中，利用网络对称性实现了毫米波超宽带合成，并避免了额外的波导立体传输线与集成传输线间的过渡转换损耗，突破了传统毫米波集成电桥在损耗和带宽方面的限制。以此为基础，分别对毫米波波导空间超宽带低损耗180°、0°3dB电桥及其在固态毫米波高功率合成应用进行了研究。其中，采用180°3dB电桥实现的固态毫米波两路高功率合成放大器在器件工作带宽范围内得到了80％左右的合成效率，并在31～35GHz范围内得到大于36dBm连续波合成功率，最高合成功率为37．5dBm(32GHz)。采用0°3dB电桥，与传统波导电桥组合，实现了固态毫米波四路高功率放大合成，在32～37GHz范围内得到大于40dBm的脉冲功率(占空比10％)，并在32GHz获得42dBm(15．8W)的最高输出；合成效率在32～38GHz范围内大于77％，在34～35GHz内大于85％。3．提出一种新型的毫米波超宽带低损耗波导空间四路功率合成／分配网络。该网络利用波导同相位面多微带探针耦合思想，实现了具有固定相位关系的多路超宽带低损耗等功率分配／合成，且便于集成固态大功率器件，适合于更高功率需求的固态毫米波超宽带功率合成应用。电磁仿真和测试表明：在Ka全频段内，该四路网络体现了良好的等功率分配／合成特性和固定相位关系，实测损耗为0．2dB左右；在采用该网络实现的固态毫米波四路功率合成放大器中，在Ka全频段得到70～80％的合成效率。以上波导空间内四路功率合成／分配网络在毫米波频段全波导带宽内实现的多路低损耗等功率分配／合成性能以及相应的超宽带高效率功率合成性能均尚未见有报道达到。4．首次推导了链式功率合成网络应满足的幅度和相位条件，并明确了各级耦合单元网络特性。在此基础上，对微带探针耦合结构的毫米波波导空间四级-四路宽带链式功率合成进行了研究。在该多路链式功率合成技术中，利用波导E面探针耦合具有的宽带低损耗性能，对当前毫米波波导空间多路链式功率合成中所面临的带宽限制实现了突破。仿真实验表明，在Ka频段大于23．5％带宽范围内，由合成网络支路不平衡性引起的合成效率大于97％。5．首次提出在单级耦合单元内包含多耦合支路的链式功率合成思想，突破了传统链式功率合成网络中损耗随合成支路数增加而剧烈增大的限制，在较多合成支路条件下达到高效率合成目的。同时提出了一种新型的毫米波波导空间宽带低损耗多路链式功率合成电路结构。该电路结构利用波导同相位面多微带探针宽带对称耦合特性，实现了在同一级耦合单元内包含多个耦合支路的目的，且满足链式合成幅度、相位条件，达到了合成支路数目数倍于合成级数的毫米波波导空间高效率链式功率合成目的。为验证以上合成思路和方法，分别提出了新型的毫米波宽带低损耗四级-八路和四级-十六路链式功率分配／合成网络。电磁场仿真和测试结果表明，在Ka频段大于20％带宽范围内，该两种多路链式网络损耗均低于0．3dB；由这两种网络分别实现固态毫米波波导空间链式功率合成时，在不计入放大器件一致性影响条件下，合成效率均保持在较高水平，分别为91．8％和86％。这种结构紧凑、加工制作容易、便于多个固态大功率器件集成的毫米波链式功率分配／合成网络所具有的多路宽带低损耗性能以及体现出的多路宽带高效率性能，在当前固态毫米波波导空间功率合成研究领域中尚属首次实现。可以预见，采用这种毫米波波导空间多路链式功率合成技术，以同一批次大功率MMIC PA为放大单元，可得到更高的固态毫米波功率输出。