相较于自然材料,左手材料具有许多新奇特性,例如负折射率、负相速等。在天线设计上,左手结构可以起到陷波、小型化和提高隔离度等作用。但左手材料的发展面临着尺寸大、频带窄、频段单一等诸多问题。本文针对这些问题,提出一种实现单面多频左手材料的方法。UWB-MIMO系统因为具有大带宽、高速率和信道容量大等优点,得到了各国天线学者的广泛关注。但是UWB-MIMO天线有尺寸大、增益小、辐射频带太宽,易对其他频段产生干扰等诸多问题。针对这些问题,本文提出一系列正六边形自补UWB天线,在实现小型化的同时,提高天线增益、拓展工作频带。紧接着,本文通过加载多频左手结构对UWB-MIMO天线进行多频陷波。本文的工作成果如下:首先,提出一种实现单面多频左手材料的方法:在不破坏原有电磁场分布的基础上,引入新谐振枝节,实现宽带多频左手性能。基于此方法,本文提出三款宽频带左手结构并建立等效电路模型。最终得到一款左手频带为3.01-5.19GHz、7.5-7.65GHz、8.09-8.66GHz 和 9.82-10.67GHz 的四频左手结构,涵盖了常用的 5G 频段（3.3-3.6GHz 和 4.8-5.0GHz）,尺寸仅为 8mm×8mm×1.2mm,最大带宽达到2.18GHz。然后,创新地将正六边形与自补技术结合在一起,提出一系列小型化、高增益、大带宽的正六边形自补UWB天线,并细致地研究了正六边形边长和阶数增长对天线有效辐射面积比率的提高作用。本文提出的三阶正六边形准自补UWB天线尺寸仅为20mm×15mm×1.2mm,天线的工作频带为4.39-25.39GHz,-10dB绝对带宽高达21GHz,增益的增幅最高达到1.2dB。最后,将UWB天线单元组成二单元MIMO阵列,通过加载多频左手结构,实现对天线的多频陷波,同时通过正交分布提升端口隔离度。最终得到一款工作频带为2.5-11 GHz的三频段陷波UWB-MIMO天线,陷波频段为3.08-3.6GHz、4.71-5.58GHz 和 7.15-7.75GHz,涵盖了 常用的 5G 频段（3.3-3.6GHz、4.8-5.0GHz）和 WLAN 802.11a频段,天线在 2.5-11GHz频段的 S21 均低于-17dB。