左手材料是一种同时具有负介电常数和负磁导率的人工复合材料。因为该材料中的波矢与电场矢量和磁场矢量乘积呈左手法则，从而表现出一系列反常的电磁特性。左手结构应用到微带天线设计中，可以改善天线的辐射性能：拓展微带天线带宽；增强天线方向性；提高辐射增益；使工作频带可调。将微带天线组成天线阵列可以进一步提高天线的增益，改善其方向性。本文围绕左手材料微带天线的设计进行了研究。针对常规微带天线带宽较窄，增益较低的问题，为此设计了一种宽频带、高增益微带天线。在传统微带天线的基础上，将周期排列的互补双环单元结构作为天线辐射面，接地面刻蚀出交叉排布的条形缝隙。这种金属图案贴片和接地面形成了一个具有负折射特性的耦合LC电路，显示了左手特性，左手材料微结构和微带天线分别设计在相同频段，通过物理结构上的简单叠加形成左手材料微带天线。这种微带天线相比传统微带天线在带宽上有明显展宽，最终达到了10.8GHz，同时增益也有所提高，达到了8.9dB，在整个工作频段电压驻波比都小于1.5，整体尺寸为30.6mm×35.3mm。普通微带天线的最大辐射方向垂直于辐射面，而这种天线在整个工作频段内的水平方向具有最大辐射。相较于改变介质基板来调节天线工作频带，本文所设计的天线仅需较小的结构变化便能达到大幅改变天线工作频带，这为以后微带天线工作频率的调节提供了有价值的参考。将上述左手材料微带天线设计应用于天线阵列，可进一步改善天线性能，提高增益与方向性。天线阵列由4个天线单元组成，采用并联馈电方式，整体尺寸为93.4mm×74.2mm。仿真结果表明左手材料微带天线阵列相比单个天线单元，天线的增益从8.9dB增加到11dB，方向性也有很大改善。最后本文对后续的研究提出了建议及改进。