微波谐振腔作为铷原子频标物理部分的重要部件之一,在很大程度上决定着铷原子频标的性能。铷频标中的微波腔内不可避免地需要加载复杂结构的介质,分析其谐振特性具有重要的理论意义和应用价值。本文首先采用模式匹配法近似地分析了复杂结构介质加载谐振腔TE₀₁₁模的谐振特性。通过对TE₀₁₁模谐振频率的计算,并与相关文献参考值、CST仿真结果进行比较,验证了该方法的正确性。在此基础上将方法进行改进,采用更为严格、更具普适性的方法分析了复杂结构介质加载谐振腔TE₀₁₁模的谐振特性,并给出精确的理论推导。最后用电磁场仿真软件CST分析了复杂结构介质加载谐振腔HE₁₁₁模的谐振特性。本文在定量分析谐振特性的同时,采用介质微扰理论和谐振腔内电磁场的分布情况定性解释了谐振腔的谐振特性。分析结果表明,改变谐振腔内加载腔泡的尺寸如腔泡长度、腔泡厚度及腔泡所处的位置等都会导致谐振腔谐振频率的变化;改变谐振腔内填充介质的相对介电常数同样会对谐振腔的谐振频率产生影响。因此,可以通过适当选择腔泡的尺寸和填充的介质来改变谐振腔的谐振频率,以达到优化设计的目标。本文的结论对介质加载谐振腔理论的完善及原子频标中谐振腔的设计具有一定的理论指导价值。