近年来,随着人们对毫米波/太赫兹(THz)技术持续不断的研究,在毫米波/太赫兹通信、雷达探测系统等领域取得了可喜的进展。然而,毫米波源太赫兹信号源的功率较低,严重制约了当前毫米波/太赫兹系统的发展。将多个毫米波/太赫兹信号进行功率合成的技术方法,是获得高功率毫米波/太赫兹源的有效途径。与传统平面型功率合成电路相比,波导功率合成电路和准光功率合成电路,在较高的频段具有低损耗、高功率、较高合成效率、高合成路数等优势,因而成为毫米波/太赫兹技术研究领域的热点之一。本文在传统的三维空间准光功率合成电路和波导功率合成电路的基础上,提出了几种新型的三维空间以及准二维空间准光功率合成电路拓扑、相关电路优化设计算法以及几种全金属波导功率合成电路,并从电路结构、理论模型、电路优化算法、电磁仿真模型以及实验验证等方面进行了深入研究。本文主要研究内容包括以下几方面:1.提出了一种群体智能优化算法,即RGA-DE算法,并成功运用于三维空间以及二维空间准光功率分配/合成电路的赋形优化。通过模仿生物群体进化过程构建算法,通过精英选择结合差分进化算子,保证了算法的寻优能力和收敛速度。通过对一种抽象出来的准光空间功率合成模型进行优化,详细阐述了算法的编码方式、插值平滑、变异方式、适应度函数和赋形优化结果,以及优化参数对优化结果的影响。通过对比传统实数遗传算法,充分论证了RGA-DE算法在赋形准光空间功率合成反射面的可行性和算法的优势,为毫米波/THz三维及准二维准光功率合成电路的赋形优化设计奠定理论和技术基础。2.对毫米波/THz三维空间准光功率分配/合成电路进行了深入研究,提出一种结构简单的二维孔式介质栅功率合成电路以及一种高效率的赋形介质栅功率合成电路。把介质栅/介质板对喇叭天线阵列辐射的电磁波的作用简化为衍射相位元件对电磁波的相位调制作用,从而降低了赋形单反射面的难度,并获得较好的功率合成效果。对于介质栅/介质板的表面形状的设计,给出了详细的理论设计方法。同时,分别对仅有单个或两个赋形反射面的功率合成电路进行了研究,研究了各自电路结构的性能特点。3.提出了一种二维标量衍射理论模型,并给出了近似理论计算公式。通过建立准二维空间电磁波的传播模型,分析了一个维度均匀的电磁波传播机理,把特定三维问题简化为二维形式,大大简化了衍射场的近似计算,实现了平行板类电大尺寸腔体内电磁场传播的快速计算,为快速赋形优化平行板腔体内电磁场的分布奠定了坚实的理论基础。同时,在HFSS中构建了相应的电磁场全波仿真三维模型,通过二维标量衍射理论和全波仿真结果的对比,充分说明了其求解特定情况下平行板腔体内衍射场的准确性。4.在毫米波/THz频段平行板波导腔体内实现了赋形柱面反射面的功率分配/合成,提出了两种单赋形反射面多路平行板功分器、两种双赋形反射面多路功分器。采用本文所提出的二维标量衍射理论模型,根据不同的接收阵列优化出不同的衍射场分布,实现接收面场的模式匹配,进而实现了基于喇叭天线阵列/缝隙波导接收阵列的单/双赋形反射面系列的多路平行板波导功分器,极大地改善了传统非赋形准光类功分器多端口幅度和相位不平衡性,同时该类型电路还具有频带宽、损耗低、装配测试简单等优点。另外,将二维标量衍射理论应用于介质基板和透射式准光功率合成电路,研究并提出了一种Ka波段SIW准光功分器,一种W波段平行板波导赋形双介质栅准光功分器,进一步拓展了二维标量衍射理论在功率合成技术领域的应用范围。5.基于对改进型H面T型结、E面Y型结的研究,提出了两种基于改进型H面T型结的4路功分器以及一种径向波导4路功分器。研究了该径向波导功分器中心元件的匹配及其功率容量的问题,分析了不同匹配电路其功率容量随频率变化的曲线。另外,基于人工表面等离子体激元(SSPP)传输结构,研究了矩形波导到SSPP的过渡结构,以及一种单排SSPP的耦合电路,研究其在THz频段传播和损耗特性。同时,采用双排封闭结构SSPP实现了类似矩形波导的H面Y型结,不仅消除了辐射损耗,还通过优化SSPP槽缝结构参数,实现了较小的金属导体损耗,进而降低了电路损耗。