微波介质陶瓷作为一种功能陶瓷,具有适宜介电常数（ε_r）、高品质因子（Qf值）及近零谐振频率温度系数（τ_f）,被广泛应用于制作各种谐振器、介质波导、微波天线、微波滤波器（双工器）、介质基片和介质电容器等。近年来,随着5G通讯和卫星通信的快速发展,传统Ba Ti₄O₉、（Zr,Sn）Ti O₄、Ba O-Ln₂O₃-Ti O₂等微波介质陶瓷已经无法满足新一代通讯技术的迫切应用要求,急需开发新型低ε_r（<20）、超高Qf值（≥100000 GHz）、τ_f近零的微波介质陶瓷。目前低ε_r微波介质陶瓷虽具有超高Qf值,但其τ_f偏负,无法满足最新发展要求,必须与高Qf值、正τ_f的陶瓷复合,从而实现材料谐振频率温度系数近零。因此,面向当前通讯技术的重大需求,研发高Qf值、正τ_f的微波介质陶瓷显得刻不容缓。本论文以Mg Ta₂O₆微波介质陶瓷为研究对象,主要开展了其单相、复相体系的制备工艺、组成设计、结构及介电性能调控等研究,取得了如下重要研究结果:（1）开展了单相Mg Ta₂O₆陶瓷的制备科学及其微波介电性能研究。揭示了Mg Ta₂O₆陶瓷中残留Ta₂O₅相是其介电性能较低的主要起因;B₂O₃和Mg O添加不仅可有效消除残余Ta₂O₅相,制备出单相Mg Ta₂O₆陶瓷,而且可显著改善材料的微波介电性能,其Qf值由60000 GHz提升至185000 GHz。（2）研究了A位取代（Zn）对Mg Ta₂O₆陶瓷晶相组成和介电性能的影响。结果表明,当Zn取代量小于0.6时,Mg Ta₂O₆陶瓷晶格结构中Mg O₆或Ta O₆八面体发生畸变,但晶格结构未改变,该范围内陶瓷介电常数由28逐渐增至31,Qf值从185000 GHz下降至160000 GHz,τ_f由53 ppm/℃降低至50ppm/℃;当Zn取代量大于0.6时,Mg Ta₂O₆陶瓷晶格结构由四方相转变为Zn Ta₂O₆正交相,该范围内陶瓷介电常数由31增加至34,Qf值由160000 GHz迅速下降至70000GHz,τ_f也由50 ppm/℃迅速下降至0 ppm/℃。（3）研究了B位取代（Sn/Zr）对Mg Ta₂O₆陶瓷组成和介电性能的影响。结果表明,当Sn/Zr取代量小于0.05时,Mg Ta₂O₆陶瓷晶格结构未改变,陶瓷介电常数由28逐渐降低至25,Qf值从185000 GHz下降至150000 GHz,τ_f由53ppm/℃下降至30 ppm/℃;当Sn/Zr取代量在0.05～0.4范围内时,陶瓷晶格结构发生剧烈变化,形成多种物相,陶瓷介电常数由25降低至18,Qf值由150000GHz迅速下降至80000 GHz,τ_f也由30 ppm/℃迅速下降至-60 ppm/℃。（4）系统研究了A-B位协同取代（Ga-Sn或Sn-Sn）对Mg Ta₂O₆陶瓷组成和介电性能的影响。结果表明,Ga-Sn协同取代量小于0.2时,Mg Ta₂O₆陶瓷晶格结构未变,但Mg O₆或Ta O₆八面体发生畸变,导致陶瓷介电常数由28逐渐降低至25,Qf值从185000 GHz下降至140000 GHz,τ_f由53 ppm/℃下降为15ppm/℃;Sn-Sn协同取代量小于0.2时,结构畸变类似,从而导致陶瓷介电常数由28减小至22,Qf值由185000 GHz迅速下降至70000 GHz,τ_f亦由53 ppm/℃迅速下降至5 ppm/℃。（5）探讨了A位、B位以及A-B位协同取代对Mg Ta₂O₆陶瓷组成和介电性能的影响行为。其中介电常数受晶相组成影响,利用Clausius-Mossotti（C-M）方程可预测陶瓷介电常数变化;Qf值受晶相组成、气孔率和晶界损耗影响,在晶相组成不变的情况下,通过降低陶瓷气孔率和晶界损耗可提高陶瓷Qf值;τ_f受Mg（Ta）O₆八面体畸变程度和Mg（Ta）-O键共价键程度影响,Mg（Ta）O₆八面体畸变程度越大,τ_f变化越剧烈,Mg（Ta）-O键共价键程度越高,τ_f愈趋向于零。同时,基于谐振极化模型以及陶瓷晶格结构畸变与陶瓷介电性能的相互关系,预测了陶瓷微波介电性能,建立了拉曼光谱替代红外反射光谱用于预测材料介电性能的新方法,为微波介质陶瓷性能研究提供了一种新手段。（6）系统开展了Mg Ta₂O₆基复相陶瓷介电性能调控的研究,成功制备出介电常数可调、τ_f近零的高Qf值微波介质陶瓷。当Mg Ta₂O₆与Mg₄Ta₂O₉复合时,两种晶相不发生反应,可制备出ε_r=18、Qf=210000 GHz、τ_f=0 ppm/℃性能优异的复相钽酸镁微波介质陶瓷;当Mg Ta₂O₆陶瓷和Zn₂Si O₄陶瓷复合时,两种晶相发生反应,可制备出ε_r=14、Qf=129000 GHz、τ_f=5.3 ppm/℃的高Qf值微波介质陶瓷。这两种复相陶瓷是目前介电性能最好、具有实际应用潜质的高Qf值微波介质陶瓷。