随着雷达与通信技术的快速发展，对大功率、宽频带、高频率微波功率源的需求越来越迫切，但是在高频段功率放大芯片的输出功率却远远不能满足技术发展的需求。因此，需要通过功率合成技术来得到大功率的输出。本文在此背景下，设计了两款毫米波频段的空间功率合成器，通过仿真测试验证了该结构的合理性与可行性。主要工作如下：（1）在40GHz~47GHz频段内设计了一款20路的径向波导空间功率合成器，首先分析了径向波导内电磁场的分布，然后仿真了径向波导功分结构、波导-微带探针过渡结构，最后对其进行热设计、工艺加工。通过测试得到，该结构在要求的频段内输出功率达到了40dBm，增益为13dB，满足了指标的要求。（2）通过在径向波导各分支电路设计一种新型结构的渐变脊，对上述20路径向波导空间功率合成器的结构进行了改进。通过仿真发现，加脊后的合成器不仅S参数得到了很好的改善，而且有效地拓宽了带宽。（3）在50GHz~75GHz频段内设计了一款16路的链式波导空间功率合成器，该结构首先通过标准波导功分为两路，每路分支通过扩展波导渐变到标准波导尺寸，再进行链式功分，完成了16路的功分合成结构。由于该结构工作频率较高，尺寸较小且结构相对复杂，在设计与加工过程中需要解决一些技术难点。如：由于路数较多，各支路间隔离比较差，通过设置介质膜片有效地增强了各支路间的隔离；由于该合成器尺寸较小，波导腔比较深，传统的加工工艺无法实现该腔体的加工，需要用线切割的方式来加工。