复合微波介质材料是由微波介质陶瓷与树脂基体复合而成,兼具陶瓷优异介电性能以及聚合物高可靠性的介质材料。通常经过覆铜后,制备成覆铜板,应用到基站天线、雷达系统、多层电路板等领域。随着通讯行业迅速发展,各类高科技产品对复合微波介质材料提出了越来越高的要求。微波元件的尺寸与材料介电常数（εr）的平方根呈反比。因此,高介电常数的复合微波介质材料是器件小型化的关键所在。另外,高信噪比的器件则要求材料具有低介电损耗（tanδ）。现阶段有机无机复合材料领域对于介电常数10以下的体系已有大量的研究,但是对于介电常数10以上的复合材料,其介电损耗往往较大,因此本文针对介电常数大于10的复合微波介质陶瓷体系开展研究。由于高性能的陶瓷填料是复合材料介电性能突破的关键所在,因此本文首先对Ca Ti O3陶瓷进行A、B位掺杂,研究其介电性能变化规律及其作用机理,最终得到高介低损耗的介质陶瓷;在此基础上,将不同形貌与粒径的陶瓷与低损耗的聚四氟乙烯（PTFE）进行复合,研究填料对低损耗、高介复合材料介电性能的作用机理;之后再将陶瓷与更高介电常数的硅烯炔（PSAE）树脂复合后得到更高介电常数的复合材料;最后在两相本征性能接近极限的情况下,通过结构设计的方式进一步实现介电常数的突破。论文的主要工作及结果如下:（1）Ca Ti O3本身具有合适的介电常数以及较低的介电损耗,并且通过固溶镧系离子可以起到降低损耗的作用,但目前作用机理尚不明确,因此首先开展Ca1-xLa2x/3Ti O3（CLT）陶瓷的介电性能变化机理研究。结果表明,随着x的增加,材料的介电常数单调下降,这主要是[Ti O6]八面体中Ti-O相互作用受到抑制导致的。另外,La3+对Ca Ti O3陶瓷品质因数（Q×f）的影响主要分为四个阶段。当0<x<0.05时,材料有序度增加,品质因数显著提高;当0.05<x<0.1时,品质因数提高主要归因于样品致密度的提高;当0.1<x<0.3时,有序度下降和非谐振动被抑制,在两个因素同时作用下,品质因数缓慢提升;当x>0.3,陶瓷发生相变,品质因数下降。当x=0.3时,品质因数最高,此时介电常数为124.7,品质因数为14419GHz。（2）本文针对CLT陶瓷Ti4+高温下易被还原导致品质因数下降的问题,通过受主掺杂Al2O3的方式,研究了钛离子价态变化规律及其对介电性能的作用机理。实验结果表明,Al2O3成功抑制了Ti4+在高温下的还原,提高了材料的品质因数。而随着Al2O3掺杂量上升,晶格容忍因子下降,且B位键价增加,CLT陶瓷的频率温度系数呈下降趋势。当Al2O3掺杂量为1.11mol%时,介电常数为141.0,品质因数为14482GHz,频率温度系数为576.8ppm/℃。（3）针对目前高介复合微波介质材料介电损耗普遍偏高的问题,本文选取低损耗的聚四氟乙烯（PTFE）作为树脂基体,掺杂不同粒径及形貌的CLT高介陶瓷粉,研究其性能变化规律。结果表明,粉体粒径20μm时,两相界面少,此时的介电损耗更低。相比于球形和多边形的粉体,球形边界更有利于粉体与高粘度PTFE体系的结合,因此其介电损耗更低。当粒径在20μm的球形粉体填充比例为40vol%时介电性能最佳,此时介电常数为10.25,介电损耗仅为7.52×10-4。（4）由于PTFE粘度过高,难以实现高陶瓷填充比例,因此本文选取低粘度、高介电常数的硅烯炔（PSAE）作为树脂基体,与CLT陶瓷进行复合,研究其介电性能变化规律。由于PSAE在100℃下具有很低的粘度,有利于高陶瓷填充比例复合材料的制备。最终陶瓷添加量从40vol%提升至60vol%,成功得到了更高介电常数的复合材料,此时介电常数达到23,介电损耗为3.4×10-3。（5）在聚合物基体和陶瓷两相本征的介电性能最优化之后,本文通过结构设计的方式进一步提高复合材料的介电常数。根据两相串联和并联模式下的计算公式可知,两相并联比串联具备更高的介电常数。冰模板法配合树脂真空浸渍,可以制备并联结构复合材料。实验表明,陶瓷固含量为53.52vol%时综合性能最佳,此时介电常数达到44.2。Z轴导热系数达到1.40（W/（m·K））,XY轴导热系数达到1.31（W/（m·K））。相比于0-3型复合材料,介电常数和导热系数都提高了1倍左右。为了进一步提高材料导热系数,根据上述最高固含量,将一定量的CLT替换为当量体积的Al2O3纤维。当Al2O3纤维为5vol%时,介电常数为42.1。Z轴导热系数达到1.72（W/（m·K））,XY轴导热系数达到1.64（W/（m·K））。