微波毫米波宽带固态功率源是雷达、通信等应用系统中的核心部件,高功率宽带固态源是该研究领域的重要课题,宽带功率合成技术是提高固态源输出功率的有效手段。同时,随着大型宽带相控阵天线技术的发展与推广应用,多通道高集成度功率分配/合成馈电网络的技术需求也在不断增长。在这样的应用背景下,本文在多层平面型超宽带多通道功率分配/合成馈电网络技术和基于波导型功分/合成网络的毫米波功率合成放大器两方面作了较深入的研究,主要研究内容如下:1、基于多端口网络理论,应用S参数对影响功率合成放大器合成效率的因素进行理论建模与分析,推导了合成效率与各个功放单元支路的幅度、相位以及合成网络电路损耗之间的解析关系,据此分析了幅相一致性、电路损耗对最佳合成效率的影响,并对宽带功分/合成无源网络的设计准则进行了讨论。2、针对超宽带多层平面电路带状线结构的多级Wilkinson功分器电路中的设计技术难点,利用全波仿真软件,进行了薄膜隔离电阻优化设计、改进型单级宽带Wilkinson功分器设计、多级宽带Wilkinson功分电路整体仿真优化,解决了宽带垂直盲孔互连优化设计等关键技术问题,设计了5-10GHz和5-16GHz两种平面埋阻式多层板八通道超宽带Wilkinson功分/合成网络,加工了实验样品并进行了端口驻波比、功分幅相平衡度、插入损耗等参数测试。测试结果表明,对于5-10GHz功分网络,输入输出端口回波损耗分别优于12dB和14dB,通道之间传输损耗一致性优于±0.45dB,相位差优于±2°。在任意连续2GHz频带范围内,功率传输平坦度优于±0.5dB,且相邻端口隔离度优于20dB,非相邻端口隔离度优于25dB。对于5-16GHz功分网络,输入输出回波损耗分别优于9.0dB和12.0dB,通道间传输损耗一致性优于±0.5dB,相位差优于±5°。任意连续2GHz频带内,功率平坦度优于±0.65dB,且相邻输出端口间隔离度优于14dB,非相邻端口间隔离度优于20.0dB。3、为了实现损耗小、驻波特性优良的V波段波导型功分/合成网络,采用波导Y型功分器与分支型3dB定向耦合器相结合的方案,利用Y型功分器损耗小和3dB定向耦合器有利于改善驻波的特性,仿真分析并设计了一种V波段四路波导功分/合成网络。利用波导—微带探针—微带的过渡结构,采取功分与合成网络背靠背的方式对四路无源功分/合成网络的特性进行了测试,背靠背结构总插入损耗典型值为2.4dB,由此可得单侧功分/合成网络与微带探针的损耗典型值为1.2dB,实现了优良的插入损耗性能。在此基础上,采用输出功率为23dBm的V波段国产功放MMIC芯片,研制了一种V波段四路功率合成放大器。实验测试结果表明,在57-65GHz工作频段范围内,V波段四路功率合成放大器饱和输出功率典型值28.0dBm,峰值功率28.6dBm。4、为了提高传统波导Y型功分器输出端口之间的隔离度,采用在Y结公共波导的H面中心插入带阻性薄膜的陶瓷基板,在公共分界面上形成隔离电阻,研制了一款E波段高隔离度Y型波导功分器。电阻薄膜选取Ta N阻性材料对称涂覆于Al2O3陶瓷基板两侧形成。采用HFSS对这种波导功分器结构进行了建模分析,详细考察了陶瓷基板安装深度与安装位置偏差、电阻阻值加工误差对端口驻波、损耗及隔离度的性能影响。结合参数优化结果,加工制作了一款E波段高隔离度Y型功分器实验样品。测试结果表明,在71-77GHz频带范围内,两输出支路插损典型值3.5dB,传输损耗一致性优于±0.1dB;相较于传统波导Y型功分器,在71-74GHz频带范围内,其隔离度优于10dB,提升在4dB以上;在74-80GHz频带范围内,其隔离度优于13dB,提升在7dB以上。