在航空航天等极端环境应用中,介质谐振器天线（DRA）不仅要满足高增益、轻量化、宽带宽及小型化等指标要求,由于变温场景的存在对于材料的热膨胀系数和谐振频率温度系数（温频系数τf）等热稳定性指标提出了更高的要求。而在自然界中,同时具备近零热膨胀系数和谐振频率温度系数的微波介质陶瓷非常罕见。因此需研究陶瓷的热膨胀系数与微波介电性能的内在关联性进而拓宽微波介质陶瓷的应用领域。龙勃透镜是一种非均匀介质材料构成的平面透镜,在天线中的应用主要集中在提升增益和波束扫描上,而目前对于龙勃透镜在介质谐振器天线中的应用研究较少。本文通过系统地研究Ba O-Zn O-Si O2微波介质陶瓷中存在的抗还原性、弱铁电性以及负热膨胀系数等罕见特性,深入讨论了上述特性在DRA中的潜在应用。结合目前介质谐振器天线在高热稳定性、高增益以及宽带宽指标设计中的技术难点,通过光固化陶瓷3D打印技术制备了一款龙勃透镜一体化集成的介质谐振器天线。基于上述材料与器件中存在的技术难题,针对Ba2Zn Si2O8、Ba Zn Si3O8以及BaZn2Si2O7微波介质陶瓷中存在的抗还原性、弱铁电性以及负热膨胀系数等罕见特性进行了深入探究。Ba2Zn Si2O7陶瓷在还原性气氛下烧结具有优异的微波介电性能（εr=7.32、Q×f=27200 GHz、τf=-41.5 ppm/°C）。通过同步辐射和Rietveld精修确定了Ba Zn Si3O8陶瓷的晶体结构（单斜,空间群P21/a）,并发现在Ba Zn Si3O8陶瓷中呈现出微波介电性能（εr=6.55、Q×f=52400 GHz、τf=?24.5 ppm/°C）和弱铁电性共存的现象,在铁电调谐领域有较大的潜在应用。BaZn2Si2O7微波介质陶瓷在280°C存在单斜到正交相的相变,基于该陶瓷相变的特点发现在BaZn2Si2O7高温正交相中具有罕见的负热膨胀特性,同时在介温谱中,介电常数在相变温度点呈现“台阶”状变化,为热膨胀系数以及谐振频率温度系数的协同调控方式提供了新思路。通过介温谱进一步探究了BaZn2Si2O7陶瓷相变温度点的移动机制。在Ba Zn2-yMgySi2O7陶瓷中Mg2+的引入会导致相变温度点向高温移动。而在Ba1-xSrxZn2Si2O7陶瓷中,Sr2+的引入会导致BaZn2Si2O7陶瓷的相变温度点朝低温移动,同时会抑制相变“台阶”。Ba1-xSrxZn2Si2O7陶瓷是一类罕见的热膨胀系数与τf值双自调控的低介微波介质陶瓷。随着Sr2+逐渐取代Ba2+,Ba1-xSrxZn2Si2O7陶瓷在室温至200°C范围内热膨胀系数从+6 ppm/°C调控至?0.9 ppm/°C,同时τf值从?73 ppm/°C朝负方向调控至?289 ppm/°C。其中Ba0.4Sr0.6Zn2Si2O7是一种具有罕见负热膨胀系数的微波介质陶瓷（εr=8.6、Q×f=8122 GHz、τf=-321.3 ppm/°C、αL=-10.0 ppm/°C）。随着温度的升高,[Zn O4]链在ac面上几乎无法产生位移,其负热膨胀特性主要来源于b轴方向上[Zn O4]链的收缩。由于其自身具有较低的介电常数和较好的品质因数,在低介微波介质陶瓷中可被用作一种新型热膨胀系数调控剂。通过研究Zn1.8Si O3.8–Ba0.4Sr0.6Zn2Si2O7–Ca Ti O3体系的微波介电性能以及热膨胀系数间的关系,提出了一种新型微波介质陶瓷热稳定性协同调控的方法,即通过引入负热膨胀系数Ba0.4Sr0.6Zn2Si2O7陶瓷以及正τf值Ca Ti O3陶瓷综合调控主相陶瓷的热膨胀系数和谐振频率温度系数。其中0.95(0.9Zn1.8Si O3.8–0.1Ba0.4Sr0.6Zn2Si2O7)–0.05Ca Ti O3具有综合最佳的热稳定性及微波介电性能（εr=7.32、Q×f=31400 GHz、τf=-7.4 ppm/°C、αL=+2.1 ppm/°C）,非常适用于变温场景射频器件的应用。在此基础上,基于0.95(0.9Zn1.8Si O3.8–0.1Ba0.4Sr0.6Zn2Si2O7)–0.05Ca Ti O3微波介质陶瓷的近零热膨胀系数和谐振频率温度系数的特性,利用光固化陶瓷3D打印技术制备了一款具有高热稳定性、宽带宽及高增益的介质谐振器天线。通过在DRA上一体化加载龙勃透镜使得天线工作在更高的谐振模式并获得了更宽的带宽,同时龙勃透镜对于波束的聚集效果显著地提升了该DRA的增益。在10.45至11.39 GHz平均增益为8.06 d Bi,在12.27至13.45 GHz的平均增益为10.3 d Bi。