复合材料在现代工业领域中应用广泛,其目的是在应用场景中提供多种使用功能,同步实现多物理场特性。复合材料一般是基体材料和嵌入到基体中的夹杂物材料所组成的混合物,其等效电学特性主要受到各组分的电特性、几何结构及混合方式的影响。如何通过控制夹杂物和基质的物性和结构,进而实现对材料整体功能的设计,是现代工程应用和科学研究关注的核心问题之一。传统理论从混合角度出发研究混合物等效电特性,所建立的经典理论模型未考虑夹杂物几何结构及排列方式对等效电特性的影响。本文通过场波动分析方法研究夹杂物几何结构对复合材料电特性的影响,探索夹杂物结构影响场分布的机理,结果显示,对于含有各向同性夹杂物的复合材料,其内部平均场强及场波动变化与等效介电常数变化规律相吻合,表明场波动与夹杂物几何结构特征有较为直接的相关性。进一步地,本工作提出一种可设计的正交化夹杂物结构,以实现对复合材料介电常数的精确控制。本文从混合理论出发,结合有限元法（Finite Element Method,FEM）建立了不同夹杂物结构复合材料模型,计算不同模型在静电场下的等效介电常数,对大量不同结构的复合模型进行数值模拟分析,并使用张量形式对各向异性复合模型的电特性进行分析。通过改变正交化夹杂物结构参数,验证了新的结构可完整表征随机夹杂物分布模型的各向异性电特性。同时,对正交结构夹杂物模型的力学分析显示了其对材料力学特性的提升。本研究对于深入掌握复合材料物理特性变化规律提供一定参考,新设计的正交化结构有望应用于复合材料的相关等效电参数分析,同时可为复合材料多物性定量设计提供参考。