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固态功率放大器具有工作电压低、噪声低、可靠性高、电路结构紧凑、尺寸小重量轻、模块化构架以及便于维护等方面的优势，广泛应用于民用无线通信、卫星通信以及雷达等电子设备中。然而，在微波、毫米波频段，固态功率放大器单个器件输出功率有限，为满足系统大功率输出，必须采用功率合成技术。相对于传统的二进制功率合成技术和自由空间功率合成技术，波导内空间功率合成技术保留了自由空间功率合成技术的优势，合成效率不受合成路数的影响，同时又具有插入损耗低、辐射损耗小和合成效率高等优点，在多路合成中具有明显的优势。因此，波导内空间功率合成是固态功率合成技术研究领域中的一个重要方面。本论文在前人已做工作基础上提出了几种改进型基于波导内空间功率合成电路，从理论分析与数值计算、电路设计、电磁仿真及实验验证等几个方面对其进行了研究。本论文的主要工作成果: 1.从微波网络基本理论出发，分析了微波功率合成器拓扑结构、传输特性、合成效率等相关关键技术问题。具体分析了影响功率合成效率的因素，给出了合成效率与各支路信号幅度和相位不均衡程度、合成网络损耗的关系，以及实现最大合成效率的条件;对比传统的二进制功率合成方式与空间功率合成方式，分析了功率合成器拓扑结构对合成效率的影响、功率合成器支路失效对输出功率的影响、以及插入损耗对合成效率和电源附加效率的影响。为多路高效率功率合成奠定理论基础。 2.提出了一种用于波导内空间功率合成的鳍线阵传输特性的简便计算方法，给出了Hecken形式渐变鳍线阵的一般性设计流程。首先，简化渐变鳍线阵模型，采用谱域导纳法结合伽辽金法计算了鳍线阵的传播常数与鳍线几何尺寸的关系;其次，将渐变鳍线阵设计等效为TE模式波阻抗渐变传输线阻抗匹配电路设计，利用小反射理论，确定最优化渐变鳍线阵的阻抗特性，结合计算得到的鳍线阵传播常数与几何尺寸的关系，最终确定渐变鳍线阵形状。为快速、方便设计基于鳍线阵波导内空间功率合成电路提供必要的条件。 3.提出一种改进型的X波段基于矩形波导内空间功率合成电路。该电路以矩形托盘结构构成波导环境，采用2×2基于Hecken形式的渐变鳍线阵作为功率合成、分配电路，通过引入微带渐变阻抗匹配电路结合级联槽线圆环短路短截线与微带圆形开路正交过渡电路，实现槽线高阻抗到微带线50Ω宽带、低插损过渡。在8-12GHz频带内，无源电路测试结果传输系数大于-1dB，反射损耗小于-13dB;对四片MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)放大器进行功率合成验证，合成效率大于80％，对比原合成器，合成效率提高约7％。 4.提出了一种改进型的紧凑、超宽带基于过模同轴波导内空间功率合成电路。该电路以楔形托盘结构构成过模同轴波导，采用32×2基于Hecken形式的渐变鳍线阵作为功率合成、分配电路，通过引入宽带、低插损槽线微带过渡结构实现鳍线阵背靠背连接，无源结构仿真与实测结果吻合，在5-18GHz，无源电路反射系数小于-9dB，传输系数大于-2.3dB，对应的整个功率合成器的合成效率最大值为67％。