微波调谐器件通过调控微波信号的频率、相位或幅度，能够简化电路、降低元器件数目、提高系统性能，是现代通讯系统的发展趋势。基于介电薄膜材料的介质变容管技术具有响应速度快、功率容量大、功耗小、成本低和易集成的优点，被认为是微波调谐器件的重要发展方向。目前研究较集中的介电可调材料是BaxSr1xTiO3（BST）薄膜材料，其特点是介电调谐率大、但介电损耗较高，不能满足高性能微波调谐器件的应用要求。近些年发现的烧绿石结构Bi1.5Zn1.0Nb1.5O7（BZN）薄膜材料介电损耗很低，但介电调谐率较小。本论文将高可调的BST薄膜材料与低损耗的BZN薄膜材料复合，研制兼具低损耗和高调谐率的BZN/BST复合薄膜，开展高性能BZN/BST薄膜变容管技术研究，探索介质薄膜变容管在微波调谐器件的应用研究。主要内容和结论如下：1.采用射频磁控溅射法制备BZN/BST复合薄膜，研究了BZN/BST复合薄膜的介电性能。从电介质串联理论出发，建立了双层复合可调介质薄膜介电性能与结构关系参数模型，通过优化控制BZN/BST复合薄膜的各层厚度比，获得了具有低损耗、高可调的BZN/BST复合薄膜。研制的BZN/BST复合薄膜的介电损耗为~0.78%，在偏置电场1MV/cm下的介电调谐率为~46%。2.研究了BZN/BST复合薄膜的界面效应和漏电特性。研究结果表明，BZN薄膜的费米能级在带隙中比BST薄膜的费米能级深，在BZN-BST界面处形成的界面势垒提高了BZN/BST复合薄膜的P-F发射（Poole-Frenkel emission）漏电机制的开启电场，从而降低了薄膜的泄漏电流。另外，由于BZN薄膜的引入增大了介质薄膜与上电极接触面的势垒高度，减小了肖特基发射电流，从而也有利于降低复合薄膜的泄漏电流。因此， BZN/BST复合薄膜具有低损耗、高可调和低漏电流的特点。3.对BZN/BST介质薄膜变容管进行了高Q值结构设计研究，提出了一种新的平板型变容管多指电极结构。多指电极结构是多电容并联结构，与单电容结构相比具有较高的Q值，同时还具有更好的可靠性，特别适合较大容值的介质薄膜电容设计。4.采用微细加工技术研制了BZN/BST薄膜变容管。利用反转光刻胶优化了电极的图形化工艺；以HF酸为刻蚀剂、NH4F为络合剂、HNO3为助溶剂、去离子水为稀释剂的刻蚀液能很好地刻蚀介质薄膜，解决了BZN/BST复合薄膜的图形化问题。5.研究了BZN/BST介质薄膜变容管的高频介电性能。结果表明，研制的BZN/BST介质薄膜变容管在高频下具有较高的Q值，在100MHz时Q值仍达到150，变容管的电容值及调谐率具有良好的频率稳定性和温度稳定性。随频率的升高，变容管Q值主要由电极损耗决定，其Q值随频率的升高而下降。采用高电导率电极、加厚电极的方法能够减小电极损耗，从而提高变容管的高频Q值。将研制的BZN/BST薄膜变容管用于工作频率为445MHz的移相器中进行应用验证，结果表明移相器的最大插入损耗为~0.9dB，显著优于半导体变容管。6.研制了基于BZN/BST薄膜的采用周期性负载电容结构的X波段传输型移相器。为了改善阻抗匹配，将变容管负载在单节传输线两端，减小了移相器的回波损耗和插入损耗。研制的BZN/BST薄膜移相器在12GHz时的回波损耗优于-13dB，最大插入损耗为-4dB，能够提供0至65°连续变化的相移量。