本发明涉及微波技术领域，提供一种毫米波功率合成放大器。该毫米波功率合成放大器的三路功率分配器将毫米波等幅分配成三路，输入波导传输线将三路毫米波分别等幅同相的传输至功率放大器进行放大，输出波导传输线将放大后的毫米波等幅的传输至三路功率合成器进行等幅同相合成。当微带探针采用双探针结构时，可构成六路功率合成放大器。因此，本发明实施例提供的毫米波功率合成放大器，解决了二进制功率合成技术存在合成路数的空缺，给某些应用场合带来不便的问题。