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Li2ATi3O8（A=Zn,Mg,Co）微波介质陶瓷具有良好的微波介电性能,较低的烧结温度,以及与Ag电极良好的化学相容性,是一种可应用于低温共烧陶瓷技术的新材料体系。本文以Li2ATi3O8（A=Zn,Mg,Co）微波介质陶瓷为研究对象,通过热分析（DSC-DTG）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、拉曼光谱和网络分析仪等实验手段系统研究了相组成、显微组织结构与微波介电性能之间的联系,并对其内在机理进行探究。首先用传统固相烧结法制备了Li2ATi3O8（A=Zn,Mg,Co）陶瓷,获得了最佳烧结工艺及良好的微波介电性能,并在此基础上探讨了分子极化率、原子堆积密度等微观结构对微波介电性能的影响。Li2ZnTi3O8、Li2MgTi3O8、Li2CoTi3O8陶瓷分别经1075℃、1050℃、1025℃烧结得到最佳致密度及微波介电性能。其中,Li2MgTi3O8陶瓷的介电常数最高,可能是由于其晶体结构中离子位移极化较大;Li2Zn Ti3O8陶瓷的Q×f值最大,这是由于其具有最高的致密度及原子堆积密度;谐振频率温度系数则主要与主晶相成分有关,Li2MgTi3O8和Li2CoTi3O8陶瓷均具有近零的τf值,分别4.02ppm/℃、5.2ppm/℃,而Li2ZnTi3O8陶瓷为-12.4ppm/℃。研究了Mg2+和Co2+取代Li2ZnTi3O8中的Zn2+对谐振频率温度系数的影响,并进一步探究A位离子变化引起的分子极化率、原子堆积密度、晶格振动以及键价等微观结构因素的改变对微波介电性能的影响。Mg2+的进入引起了晶胞体积增大,原子堆积密度降低,A1g（1）振动模对应的拉曼峰红移且半峰宽逐渐增加,晶格振动能量减弱,损耗增加;而阳离子与氧离子之间的键价增加,谐振频率温度系数近零。Co2+取代Zn2+时增大了TiO6八面体倾斜,恢复倾斜所需回复力增大,分子极化能力减弱,介电常数降低;同时,Co2+进入晶格引起原子堆积密度下降,阳离子有序度降低,Q×f值降低;阳离子和氧离子之间键价增加,谐振频率温度系数逐渐近零,其中Li2Co0.6Zn0.4Ti3O8的综合微波介电性能较好:εr=25.5,Q×f=59358GHz,τf=-1.5ppm/℃。采用HFSS仿真,以Li2Co0.6Zn0.4Ti3O8微波介质陶瓷为介质层,设计了中心频率为2.45GHz的矩形微带贴片天线。其中心频率受贴片长度的影响较大,进行优化设计后得到了满足使用要求的回波损耗和驻波比。优化后的天线谐振点在2.45GHz,贴片长度为10.058mm,宽为15.55mm。