随着Smith的第一块左手材料的问世,将这一假想的媒质变为现实后,左手材料由于其反常的“负折射特性”,“后向波特性”等,迅速成为物理学界和电磁学界研究的热点之一。已有的左手材料的研究主要包括以下几个方面：左手材料电磁特性的研究,左手材料的实现,左手材料特性的实验验证,左手材料的应用研究。本论文主要对左手材料的实现和应用进行了研究,首先采用电磁场理论与电路理论相结合的方法,对左手材料实现的原理进行了分析,并在此基础上设计了性能优良的新型左手材料结构单元。然后,论文分析研究了左手材料在波导器件中的传输特性、应用于微波谐振器件的设计技术以及左手材料在高指向天线中的应用。论文的主要工作和创新点如下：1.详细阐述了应用等效电路法对基本的左手材料的结构,包括连续金属丝结构、截断金属丝结构、开口谐振环结构、以及金属片对结构,进行实际的结构设计和分析的理论。2.提出并设计了双入射型二维结构左手材料——反向对称双Z形结构单元。通过理论分析、数值仿真及等效电磁参数提取,证明了在电磁波垂直入射和电磁波平行入射时,该结构可以实现左手通带特性。通过对一款具体的双Z结构单元与双工形结构进行比较,验证了双入射型二维左手材料具有更优越的电磁波入射适应性。3.设计了工字开口环型结构单元和十字交叉型工字开口结构单元的平面左手材料结构,只需在介质基板一侧刻蚀工字开口环型金属条,就可以使介电系数和磁导率同时为负并获得左手通带。4.研究了本构参数对于矩形波导工作在主模TE10模时的传输特性的影响将设计的双Z型左手媒质应用到小型谐振腔的设计中,设计了新型小型化滤波器,并通过仿真和实验进行了验证；设计了基于TE波模式的开口谐振环结构和基于TM波模式的金属片对结构的磁谐振结构天线罩通过仿真实验,得到了与理论分析一致的结果,实现了贴片天线的高指向特性,提高天线的增益。