近年来,随着信息技术和材料技术的快速发展,微波毫米波技术和新型材料在通信、雷达以及军事等领域受到相关研究者愈来愈多地关注。微波毫米波技术带来了更高的工作频率、更宽的工作带宽以及更快的传输速度,在民用领域以及军用领域都得到了高速发展,而可调谐材料在通信领域的应用和研究也得到了渗透和延伸。铁电、铁磁材料等新型复合薄膜材料在低功耗、小型化和可调谐的高频微波器件领域有着十分广阔的应用前景。然而,由于高频微波毫米波器件自身的功能参数和设计需求对介质材料提出了新的需求,使得新型薄膜材料在向器件应用转化时面临着诸多挑战。本论文针对高频微波器件对薄膜材料的特别需求,从微波毫米波器件设计理论出发,探讨了基于新型材料实现器件可重构设计时对新型铁电和反铁电复合薄膜材料微波特性要求的内容。通过分析薄膜材料的物理特性以及常见的制备工艺对薄膜材料与电路集成的影响,采用了PLD工艺在氧化铝衬底上制备了品质优良的钛酸锶钡薄膜以及采用溶胶-凝胶技术在氧化铝衬底上生长了反铁电材料PZ材料。对现有表征结构进行研究和分析,结合薄膜物理特征提出了易集成、低复杂度的表征结构和对应的加工方案。采用L-edit版图绘制软件对测试结构的版图进行绘制,采用半导体加工工艺对待测结构进行加工。根据待测结构的电路特征以及在片测试方法搭建了微波在片测试系统。在对现有可调谐移相器结构以及慢波结构的分析的基础上,针对钛酸锶钡薄膜设计了一种反射式移相器,基于PZ-LSMO复合薄膜材料的结构特性,采用CPW慢波结构设计了一款分布式负载可调谐移相器,并采用HFSS对上述结构进行模拟和优化。本论文利用交趾电容结构和共面波导传输线结构对钛酸锶钡样品的微波特性进行表征,测试结果表明其介电常数在外加电场场强0-12V/μm条件下调谐范围为284-465,调谐率高达38%,介电损耗在1-6GHz频率范围内小于0.04。采用溶胶—凝胶方法在氧化铝衬底上制备了反铁电薄膜PLZST以及IDC结构的微波特性待测件,通过在片测试系统测得其在0-10V/μm的直流场条件下在0-2GHz范围内调谐率可达11%,而其介电损耗在0-2GHz内小于0.015。在此基础上尝试了将薄膜材料用于微波毫米波高频可重构器件的设计。针对钛酸锶钡薄膜材料。依据反射式移相器设计原理,设计了加载BST可调谐电容器的反射负载以及加载该反射负载的反射式移相器单元,并采用HFSS和ADS对反射式移相器单元和两个移相器单元级联后的效果进行了仿真和优化。针对PLZST薄膜可以生长在LSMO薄膜上形成具有导电性底电极复合薄膜的特征,基于慢波原理设计了加载MIM结构可调谐电容的紧凑型分布式负载移相器并采用HFSS对所设计的移相器进行仿真设计,可实现360°的移相。本研究的开展,为新型铁电、铁磁和铁电复合材料在微波毫米波器件上的应用提供了新的思路和方法,这不仅有重要的基础研究意义,而且在国防和通信领域具有十分重要的实践价值。