作为超导电子技术的基础，约瑟夫森结具有重要的研究和应用价值。利用低温或者高温超导约瑟夫森结可以实现混频、太赫兹信号产生及检测、高精度电压标准和超高速数字电路等。本论文通过仿真和实验的方法对高温超导约瑟夫森结的相关特性和应用进行了较为系统的研究，其主要成果如下： 1、首次建立了约瑟夫森结在电路仿真软件PSpice中的模型，极大的方便了约瑟夫森结及相关电路的仿真研究。利用这一工具对约瑟夫森结的基本特性进行了较为系统的研究，包括Ⅰ-Ⅴ特性、负阻现象、微波感应台阶、串联约瑟夫森结的相位锁定和量子干涉现象等。在对约瑟夫森结的微波感应台阶进行研究时，观察到了亚谐波台阶的存在，给出亚谐波台阶高度对射频电流幅度的依赖关系。 2、采用软件仿真的方法研究了约瑟夫森结及相关电路中的混沌行为，包括射频辐射下电阻一电容并联约瑟夫森结中的混沌行为、直流驱动下电阻-电容-电感并联约瑟夫森结中的混沌行为等。尤其是在对电容耦合的本征约瑟夫森结阵列进行仿真研究时，首次发现了其中的时空混沌行为，并给出了时空行为发展图以及存在混沌的参数空间。 3、对Tl<,2>Ba<,2>CaCu<,2>O<,8>高温超导薄膜中的本征约瑟夫森效应进行了实验研究。采用电压源驱动的方法，观察到了本征约瑟夫森结阵列具有负阻特性的Ⅰ—Ⅴ曲线。首次提出了一种新型负阻器件，设计并制作了最简单的并联式负阻电流放大器。对放大器的测试表明它确实可以进行信号电流的放大，而且放大倍数对负载电阻的依赖关系符合负阻的相关理论。 4、采用溅射金膜并联电阻的方法，研究了本征约瑟夫森结阵列在不同并联电阻下的恒流特性，首次提出了基于本征约瑟夫森效应的新型两端恒流器件。对恒流器件的负载特性进行了测量，并研究了负载电阻大小、回路电感大小对器件恒流特性的影响。 5、首次对倾斜生长的Tl<,2>Ba<,2>CaCu<,2>O<,8>薄膜的快速反应特性进行了测量。采用电流源驱动时，观察到了Ⅰ-Ⅴ特性曲线上跳变的存在；采用电压源驱动时，观察到了由于热效应产生的负阻行为。给薄膜施加方波电压的测试表明，薄膜会在微秒量级的时间内跳变到正常态，这与正常生长的超导薄膜(毫秒量级)不同，而且能够承受高于1.7×10<4>V/m的电场强度，这是因为倾斜生长的薄膜存在约瑟夫森耦合。这一特性的发现有实际的应用价值，有望制作出高速超导开关和超导限流器等。 6、首次通过实验直接测量了本征约瑟夫森结阵列的等效电感。制备出总长为3.4mm的超长本征约瑟夫森结阵列，对其等效电感进行测量时观察到了电压与电流之间的90°相位差，与采用正常薄膜制备的器件进行对比以及改变频率进行测量的结果证实了电感的存在，而且电感的测量值与理论计算值基本一致。采用改进的测量电路，又对40μm长阵列的等效电感进行了测量，测得的等效电感对临界电流的依赖关系与理论计算基本一致。此外，还对约瑟夫森结等效电感的非线性进行了数值研究，首次提出了对称失真和非对称失真的概念，并给出了这两种失真大小与交变信号电流大小和直流偏置电流大小的关系。利用约瑟夫森结的非线性电感特性设计并仿真了一种新型可调谐耦合谐振滤波器，仿真结果表明滤波器具有很好的频率选择性和可调谐性。