在军事电子现代化进程当中,无论是在雷达、通信还是电子对抗等领域都能见到微波、毫米波功率模块(MPM、MMPM)的身影,其广大的应用前景使其成为了当今的研究热点。但是由于功率模块中使用到的行波管放大器的发展并不尽如人意,其增益特性曲线有较大的波动,通常需要在前级固态驱动放大模块和后级行波管放大器之间加入均衡网络以对行波管放大器的增益幅度进行校正,所以对增益均衡器的研究和设计便成为了微波、毫米波功率模块设计当中的关键技术。均衡量、均衡精度、功率容量和输入输出驻波比是增益均衡器设计中的重要指标,同时兼顾这些指标则是其难点所在。本论文为了解决微波、毫米波功率模块中行波管放大器增益特性曲线不平坦的问题,从超材料的设计理念出发,选取了矩形波导形式进行设计,研制出了一款新型的3mm增益均衡器。该增益均衡器的结构设计比较简单,结构中包含的重要参数比较少,便于计算机软件的仿真优化,有利于实现对增益均衡器的快速设计。且相较于传统结构减少了谐振腔的使用,体积可以做得更小,便于小型化。通过仿真分析知道,该增益均衡器具有Q值高、功率容量大、插入损耗小的特点。通过分析实验室测试数据,得到了该增益均衡器超材料结构的吸收特性,该结构在谐振频率上能实现对电磁波的完美吸收。验证了将该结构应用于增益均衡器设计的可行性。本论文还对传统形式的基于矩形谐振腔的增益均衡器进行了改进,该增益均衡器通过孔耦合将波导中需要选择吸收的电磁波耦合到矩形谐振腔,再通过微带探针将矩形谐振腔中的电磁能量耦合到薄膜电阻上进行吸收。其结构设计简单,相较于传统结构中使用的吸波材料,薄膜电阻更容易实现对均衡量和均衡精度的精确控制。从实验结果看,该增益均衡器Q值高、插入损耗小,且端口驻波比控制得比较好,通过该结构设计的增益均衡器能够很好的满足项目要求。最后,本论文针对项目要求,对均衡器部分及固态驱动放大前端的射频电路和直流供电电路部分进行了整体设计,实现了均衡放大模块,并完成了实验室测试及结果分析。