随着微波器件向高频化、宽带化、小型化、超低功耗和高温度稳定性发展,具有系列化中等介电常数、高品质因数的微波介质陶瓷已经成为功能材料领域内新的研究热点,其制成的各类微波器件广泛应用于移动基站及卫星通信等领域。通式为M²⁺M⁴⁺（Nb,Ta）₂O₈的铌钽酸盐体系具有优良的微波介电性能,是一类新型中介微波介质陶瓷,但目前对该体系还缺少相对系统地研究。本文通过深入研究M²⁺M⁴⁺（Nb,Ta）₂O₈微波介质陶瓷的微观结构,建立起物相组成、晶体结构、化学键特征等与微波介电性能之间的联系,完善该体系的介电响应理论;通过性能协同调控技术,研制出一系列具有工程应用价值的高性能中介微波介质陶瓷。本文开展的研究工作如下:通过研究铌酸盐Zn ZrNb₂O₈微波介质陶瓷的晶体结构解析与晶格振动模式,揭示了ZnZrNb₂O₈体系的微观结构特征对其宏观介电性能的影响机制;引入复杂晶体化学键介电理论,通过分析ZnZrNb₂O₈体系中各类化学键性质,同时以化学键离子性、晶格能来表征ZnZrNb₂O₈体系晶体结构的稳定性,为该体系介电响应机制的研究提供新方法;并以此为理论基础,通过研究不同晶位(即A位Ni²⁺和B位Ta⁵⁺)离子协同取代对ZnZrNb₂O₈体系微波介电性能的调控规律,使得ZnZrNb₂O₈体系的品质因数（Q×f值）提高近一倍,开发出具有优异微波介电性能的(Zn_0.94Ni_0.06)ZrNbTaO₈体系:ε_r=27.88,Q×f=128,951GHz,τ_f=-39.9ppm/℃。为了进一步提高Zn Zr Nb₂O₈体系的Q×f值,通过Ta⁵⁺完全取代体系中的Nb⁵⁺,研究钽酸盐AZrTa₂O₈（A=Zn,Mg）微波介质陶瓷结构稳定性及本征介电损耗的影响因素,完善钨锰铁矿结构微波介质陶瓷介电响应机制,获得具有超高Q×f值的钽酸盐中介微波介质陶瓷新体系。研究发现ZnZrTa₂O₈体系的谐振频率温度系数（t_f值）与A位Zn²⁺和Zr⁴⁺的键价变化相同,A位键价增大,ZnZrTa₂O₈体系的t_f值向正方向移动;与B位Ta⁵⁺的键价变化趋势相反,而MgZrTa₂O₈体系τ_f值的变化则与B位键价变化相一致。钽酸盐AZrTa₂O₈（A=Zn,Mg）体系的Q×f值随原子堆积密度的增加而增大。通过传统固相合成法制备出两种高Q值中介微波介质陶瓷,其中ZnZrTa₂O₈的微波介电性能为:ε_r=32,Q×f=110,700GHz,t_f=-32ppm/℃;MgZrTa₂O₈的微波介电性能为:ε_r=29.5,Q×f=140,900GHz,τ_f=-44.3ppm/℃。为了提高M²⁺M⁴⁺（Nb,Ta）₂O₈系微波介质陶瓷谐振频率的温度稳定性,通过研究三种铌钽酸盐（1-x）Zn Zr Nb₂O₈-xTiO₂、MgZr_1+xNb₂O_8+2x和Zn_1-xMn_xTiTa₂O₈体系的结构相变过程,揭示结构相变对谐振频率温度稳定性的影响机制,进而探讨通过复相设计、离子掺杂等结构调制手段实现频率温度系数的准确控制,最终获得一系列近零频率温度系数的中介微波介质陶瓷。为了使M²⁺M⁴⁺（Nb,Ta）₂O₈系微波介质陶瓷满足低温共烧陶瓷技术（LTCC）的要求,应用于片式多层微波器件中,选取上述近零频率温度系数的铌酸盐0.3ZnZrNb₂O₈-0.7TiO₂体系,通过共同掺杂B₂O₃和CuO两种低熔点氧化物,研究其低温烧结特性;然后将所得瓷料经流延、电极印刷、叠层、等静压、切割等工艺,研究其与Ag电极的共烧行为,结果表明该低烧瓷料与LTCC工艺有良好的匹配性。由于铌酸盐CuZrNb₂O₈的本征烧结温度较低,在920℃烧结时,制备出一种低固有烧结温度的中介微波介质陶瓷,其微波介电性能为:ε_r=28.7,Q×f=28,800GHz,τ_f=-77.3ppm/℃;同时,利用X射线衍射、X射线光电子能谱及拉曼散射光谱,探索其微观结构与微波介电性能之间的关联机制。为了降低现有中介微波介质陶瓷的成本,采用传统固相合成法制备出两种钛酸盐LiNi_0.5Ti_0.5O₂和CoZnTiO₄微波介质陶瓷新体系。其中岩盐结构LiNi_0.5Ti_0.5O₂的微波介电性能为:ε_r=19.25,Q×f=51,290GHz,τ_f=-20.1ppm/℃;尖晶石结构CoZnTiO₄的微波介电性能为:ε_r=17.31,Q×f=97,571GHz,τ_f=-36.4ppm/℃,两者同属立方晶系。其原材料价格低廉,便于规模化生产。