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随着现代通信技术的飞速发展，以微波介质陶瓷材料为核心的微波元器件受到人们的广泛重视。微波介质陶瓷（Microwave Dielectric Ceramics，简称MWDC）是近几十年来才被研究的一种新型介电功能材料，其作为谐振器、滤波器、介质基片等的核心材料，广泛应用于移动电话、广播、电视、GPRS、卫星通信、军事雷达等领域。微波介质陶瓷要在微波元器件中实现应用，必须具有稳定的谐振频率，即谐振频率温度系数τf接近零。目前所研究的大多数体系的微波介质陶瓷的谐振频率温度系数τf要么正偏大，要么负偏大，这制约了它们在微波元器件中的应用。为获得谐振频率温度系数τf接近零的微波介质陶瓷，在目前的研究中，主要采用谐振频率温度系数τf为正的材料和谐振频率温度系数τf为负的材料进行复合。同时，微波电路元器件需要进一步小型化，为达到这一目的，微波频率下的多层整合电路技术(MLIC)逐渐得到发展，多层片式技术是实现这一目的的唯一途径，这就需要微波介质陶瓷具有低的烧结温度，能满足低温度共烧技术能温度的要求（小于960℃）。
本文以Mg3(VO4)2作为研究对象，Mg3(VO4)2微波介质陶瓷具有高的品质因数Q×f和低的烧结温度(1050℃)，但其谐振频率温度系数τf负偏大，这限制了它在微波元器件中的应用。本文将采用谐振频率温度系数τf正偏大的Ba3(VO4)2(38.8×10-6/℃)、BiNbO4(38×10-6/℃)和TiO2(450×10-6/℃)分别与Mg3(VO4)2复合来调节样品的谐振频率温度系数τf，期望获得谐振频率温度系数τf近零的微波介质陶瓷，同时研究Ba3(VO4)2、BiNbO4和TiO2等分别对样品的烧结性能和微波介电性能的影响。
实验中分别探讨了预烧温度对制备Mg3(VO4)2粉体、Ba3(VO4)2粉体和BiNbO4粉体的影响，结果表明：制备Mg3(VO4)2粉体的最佳煅烧温度为700℃，此时得到的粉体为Mg3(VO4)2单相，同时，原料MgO需在700℃煅烧4h，这是因为暴露在空气中的MgO容易吸收水蒸气和二氧化碳，造成原料MgO的失重；制备Ba3(VO4)2粉体的最佳煅烧温度为800℃，此时得到的粉体为Ba3(VO4)2单相；制备BiNbO4粉体的最佳煅烧温度为850℃，此时得到的粉体为α-BiNbO4单相。
实验中研究了(1-x)Mg3(VO4)2-xBa3(VO4)2复合陶瓷的制备工艺、烧结特性和微波介电性能。通过Mg3(VO4)2与Ba3(VO4)2的复合能够很好地调节谐振频率温度系数τf,获得谐振频率温度系数τ近零的(1-x)Mg3(VO4)2-xBa3(VO4)2复合微波介质陶瓷,同时，具有高的品质因数Q×f。当x=0.6时，样品在1000℃下致密成瓷，具有最佳的微波介电性能，ρv=4.4733g/cm3，εr=11.91，Q×f=80624GHz，τf=8.89×10-6/℃。但其烧结温度过高，不能满足低温共烧陶瓷技术(LTCC)对温度的要求，为了降低烧结温度，本文接着研究了烧结助剂Bi2O3对0.4Mg3(VO4)2-0.6Ba3(VO4)2复合微波介质陶瓷的烧结特性和微波介电性能的影响，当掺杂量为2wt％时，在925℃下烧结的样品具有最佳的微波介电性能，εr=12.27，Q×f=15633GHz，τf=5.44×10-6/℃，虽然添加Bi2O3能显著降低陶瓷的烧结温度，并能满足低温共烧陶瓷技术(LTCC)对温度的要求，同时也能优化样品的谐振频率温度系数τf,但Bi2O3的加入严重损害了样品的品质因数Q×f,因此，对0.4Mg3(VO4)2-0.6Ba3(VO4)2复合微波介质陶瓷来说，Bi2O3不是理想的烧结助剂，还需要进一步研究其它烧结助剂。
实验中研究了掺TiO2对Mg3(VO4)2微波介质陶瓷的烧结特性和微波介电性能的影响(用(1-x)Mg3(VO4)2-xTiO2来表示）。当TiO2的添加量较少时，通过XRD没有检测到TiO2的相和其它杂质相，这可能是由于Mg3(VO4)2与TiO2在高温下形成了固溶体，并且该固溶体与Mg3(VO4)2具有相同的晶体结构，也可能是由于TiO2与Mg3(VO4)2的反应产物的量太少，不能检测出来，但随着TiO2量的增加，超过一定量后，过多的TiO2与Mg3(VO4)2反应生成了MgTiO3和Mg2V2O7。当x=0.1时，在1075℃下烧结的样品具有较好的微波介电性能，εr=8.81，Q×f=14215GHz(f0=10.099GHz)，τf=-64.50×10-6/℃，TiO2的添加并没有明显改善Mg3(VO4)2的谐振频率温度系数τf,这是因为虽然TiO2具有很大的正谐振频率温度系数τf,但将TiO2添加到Mg3(VO4)2中，TiO2与Mg3(VO4)2反应生成了谐振频率温度系数τf为负的MgTiO3(-50×10-6/℃)。今后可以考虑采用液相沉淀工艺制备用TiO2颗粒填充的Mg3(VO4)2多孔陶瓷来抑制TiO2与Mg3(VO4)2反应，从而获得谐振频率温度系数τf近零的Mg3(VO4)2微波介质陶瓷。
采用传统的固相反应法制备了(1-x)Mg3(VO4)2-xBiNbO4复合微波介质陶瓷，并研究了陶瓷的烧结特性、微观结构和微波介电性能。结果表明：当x从0.2增加到0.6，在最佳烧结温度制备的Mg3(VO4)2-BiNbO4陶瓷的品质因数Q×f随x增大而减小，相对介电常数εr随x增大而增大，谐振频率温度系数τf随x增大，且从正变为负，通过调节x值，在x=0.2处获得近零的谐振频率温度系数τf。当x=0.2时、样品在850℃的低温下致密成瓷并获得了优良的微波介电性能，εr=14.76，Q×f=27930GHz(f0=8.29GHz)，τf=3.65×10-6/℃，因此，Mg3(VO4)2与BiNbO4的复合实现了低温烧结，能满足低温共烧陶瓷技术(LTCC)的要求。