微波介质陶瓷是指能在微波频段电路中完成对电磁波的传输、反射、吸收等的陶瓷材料,它们可用作微波介质滤波器、天线、谐振器等微波通讯领域的各种元件。MgTiO₃基微波介质陶瓷具有较低的介电损耗（Q·f=160,000 GHz）,近年来成为最具有前景的体系之一,但其温度稳定性低（τ_f=-50 ppm/℃）以及较高的烧结温度（1400℃）限制其进一步的发展。本论文致力于通过复合添加剂改善MgTiO₃基陶瓷介电性能,添加烧结助剂降低其烧结温度,并使用CST模拟软件设计介质谐振器天线,并对天线仿真测试其辐射性能。（1）本实验通过传统固相法于1250℃制备了组成为0.95MgTiO₃-0.05CaTiO₃-xPrAlO₃（x=0-0.015）的微波介质陶瓷。随着PrAlO₃含量的增加,所得陶瓷的晶粒尺寸减小,介电常数（ε_r）和品质因数（Q·f）先增加后减小,谐振频率温度系数（τ_f）先减小后增加。当x=0.0075时,性能最佳:ε_r=19.04、Q·f=42,400 GHz、τ_f=-19.40 ppm/℃。（2）本实验通过传统固相法于1275℃制备了组成为（1-x）MgTiO₃-x Ca_0.5Sr_0.5TiO₃（x=0.035-0.045）的微波介质陶瓷。Ca_0.5Sr_0.5TiO₃的复合导致晶粒尺寸减小,微波介质陶瓷的密度和致密度呈现先增加后降低的趋势。样品的ε_r值持续增加,Q·f值变化趋势为开始上升而后下降,τ_f值则呈持续增加的趋势。当x=0.04时陶瓷具有最佳介电性能,此时ε_r=20.57、Q·f=58,000 GHz、τ_f=-1.16 ppm/℃。（3）本实验通过向0.9625MgTiO₃-0.0375Ca_0.5Sr_0.5TiO₃陶瓷加入低熔点氧化物B₂O₃作为烧结助剂将烧结温度降低至1175℃。当向陶瓷中加入超过2.0 wt.%的B₂O₃时,会产生MgTi₂O₅杂相,降低陶瓷的介电性能。结果表明,0.9625MgTiO₃-0.0375Ca0.₅Sr_0.5TiO₃-2wt.%B₂O₃可以实现介电性能的良好组合:ε_r=18.9、Q·f=57,000GHz、τ_f=-1.2 ppm/℃。（4）利用CST模拟软件设计了谐振器天线结构。使用上述优化实验中所制备的MgTiO₃基介质陶瓷作为谐振器材料,并通过改变谐振器结构、其材料的介电性能从而优化天线。仿真测试结果显示,本论文中制备所得的0.95MgTiO₃-0.05CaTiO₃-1.5%PrAlO₃配比的陶瓷材料更适合于高带宽的谐振器制备;0.9625MgTiO₃-0.0375Ca_0.5Sr_0.5TiO₃-2 wt.%B₂O₃配比的陶瓷材料更适合于高辐射能量率的谐振器制备;0.965MgTiO₃-0.035Ca_0.5Sr_0.5TiO₃配比的陶瓷材料设计的谐振器可为天线获得7.865 dB的增益。