毫米波功率放大器是设计毫米波频段发射机必不可少的关键部分。在单个器件输出功率有限的情况下要提高系统的输出功率，采用功率合成技术是一种有效解决问题的方法。特别是在现有合成途径存在诸多局限的条件下，新的毫米波功率合成技术是毫米波固态功率发射技术研究的核心。目前，应用最多的功率合成技术是电路合成和空间功率合成。电路合成由于传输线损耗以及电路面积随器件数量增加成非线性增长，从而其能够合成的固态器件数目受到限制，不能满足毫米波雷达的发射功率要求。空间功率合成最大的优点是合成效率基本与固态器件数量无关，更适合多器件的大功率输出。所以本课题选取了空间功率合成的方式来制作高功率放大器。本论文在对国内外毫米波空间功率合成放大技术全面分析的基础上，对拟采用的几种空间功率合成结构形式，运用有限元法，时域有限积分法和对电场、磁场分布情况进行仔细分析的办法对各电路结构进行了理论分析，电路仿真和优化设计。结合软件仿真的结果和实际加工情况，提出了一种新型的T型结与微带双探针相结合的空间功率合成结构，该结构不同于传统的波导内功率合成结构和开槽波导功率合成结构。该结构较好的解决了空间功率合成时的两大难题：在有限空间内如何放置多器件的问题以及功分／合成时信号幅度、相位的平衡度问题。经过以上基础研究和试验准备，最后完成了在33—36GHz范围内输出功率大于9w的毫米波功率放大器。测试结果表明：在30.5-37.5GHz的范围内，小信号增益大于49dB，并可获得的最大饱和输出功率为41.4dBm(13.8w)。在33—36GHz范围内，测得饱和输出功率为39.7dBm(9.33W)—41.1 dBm(12.88W)。带内平均合成效率估计为81.3％。完全满足设计要求。