本文在国家自然科学基金(No.60801004)支持下完成。本文提出了一种基于"TE011-π模谐振系统”的毫米波功率合成新方案,该合成系统与现代封装工艺兼容,包括工作在TE011模式的圆形波导谐振腔,工作在TE10模式的矩形波导,以及沿一个金属圆柱的圆周分布的λ/4驻波谐振器。工作在TE011模式的圆形波导谐振腔可以同时锁定数十个甚至上百个λ/4驻波谐振器同频同相工作,并将V4驻波谐振器产生的高频振荡功率合成,最后合成功率通过工作在TE10模式的矩形波导输出。该方案的优点为：有源电路与无源电路分离,提高了硅片的利用率；采用垂直于基片的通孔传输线λ/4谐振器,提高了系统的品质因数及单管的振荡效率；整个系统的品质因数由品质因数很高的圆形波导谐振腔决定。论文对功率合成方案中所采用的基于封装工艺的通孔传输线λ/4驻波谐振器进行了详细的性能分析,该λ/4驻波谐振器可以工作在毫米波的高端甚至太赫兹波段,由打在封装介质中的金属通孔构成,开路端连接硅基片上的有源电路,短路端为封装顶层金属。论文中设计了一个工作在60GHz的λ/4驻波谐振器,仿真结果表明其品质因数在60GHz时为191,远远高于同谐振频率的传统的基于微带线的λ/4谐振器的品质因数27,通过加载采用SMIC0.18um CMOS工艺的交叉耦合的反相器对电路(Cross Coupled Inverters)进行电路仿真,证明了所提出的通孔传输线λ/4谐振器能够稳定振荡。论文最后对提出的功率合成系统整体进行仿真并给出了一个用于原理验证的功率合成器的实例,通过对其性能的详细分析表明该功率合成器各项指标均达到理论预期,有力的证明了方案的可行性。