随着毫米波技术在各种系统平台中的广泛应用,毫米波系统对大功率固态发射机的需求日益迫切。毫米波功率放大器(Power Amplifier, PA)具有于体积小、重量轻、电源电压低、寿命长等优点,这使其在雷达、通信和电子对抗等微波毫米波系统中得到广泛应用。但是单个固态功率器件输出功率达不到要求,严重制约了毫米波发射系统的发展。为了获得大功率输出,就需要采用功率合成技术。而为了提高功放的线性度和效率,线性化技术也应运而生。本课题重点研究基于空间功率合成技术的K波段毫米波固态功率放大器,并结合线性化技术来提高功率放大器的线性度。作为技术验证,设计制作一款两路空间功率合成的放大器,其实测技术指标为：在25.5 GHz～26.5 GHz的频段内增益大于44 dB,输出功率大于4.48 W (36.5 dBm),三阶交调抑制优于16 dBc,功率合成网络在无源状态下测得的合成效率高于96%,在-40℃～85℃工作温度范围内有较好的性能一致性。课题从设计指标入手,对总体指标进行了分解和细化；制定了功率放大器的总体方案。课题首先研究了空间功率合成和线性化技术的基本原理和常见手段,分析了影响合成效率的主要因素。通过计算机建模与仿真研究了波导T型节、分支波导3 dB功分器两种代表性的空间功率合成结构以及单探针、双探针两种代表性的波导-微带的相互过渡结构以及影响这些结构性能的主要因素。通过仿真对多路功率分配-合成网络进行了深入探索且实测验证性能优异。本文对多路合成功放中的电源设计、分配和保护进行了细致分析。为简化供电需求,使用外部+6 V单电源供电,通过功放内部的电源电路将其转换得到漏极、栅极所需的多路正负电压。同时为避免功放芯片因电源故障而损坏,设计了保护电路,当栅极未施加合适负压时漏极电源不会输出。为解决多路功放模块的大电流需求,降低电路损耗,设计了36 V到6V的DC/DC电源模块。本文还研究了温漂对功放性能的影响并提出了一种灵活的温度补偿方案。此外,文章对大功率功放及其电源的散热设计进行了较细致的研究,提出了一种可靠的散热方案。文章对线性化器的原理和结构做了细致的剖析,对其使用到的微带3 dB电桥、二极管非线性发生器等进行了建模、仿真和优化。本文还探索和总结了毫米波功放加工、制作和组装工艺方面的工程问题,并给出了相关的工艺文件示例。最后,文章结合课题研究成果总结了毫米波功率放大器的调试与测试方法,给出了功放的无源／有源S参数、小信号／大信号增益、输出功率与三阶交调测试等在内的测试方法与实测结果。