左手材料是一种介电常数与磁导率同时为负的人工合成材料。实现左手材料有多种方法,主要包括平面复合左右手传输线结构,基于开环谐振器型的谐振式复合左右手传输线结构和基于周期结构的返波波导左手传输线结构。本文的研究工作主要包括宽带左手传输理论研究和新型基于返波波导结构左手传输线研究。首先,从左手材料传输线理论出发,验证了宽带左手传输线的可行性。建立MIM电容模型和螺旋电感模型,对模型进行等效电路参数拟合。由此制作并加工了一种MMIC宽带左手传输线。此种传输线具有较宽的左手传输带宽,测试结果与仿真结果基本吻合,证明了模型的准确性。接着,验证过程中可以发现,平衡式复合左右手传输线在特定频率的相位传输常数为零,当右手寄生参数足够小时,传输线的色散曲线斜率接近无穷大,此时相位变化在一个足够小(可以认为相位变化为零)的范围内就实现了超宽带零相位传输。由此提出一种宽带零相位缺陷地左手传输线。此传输线模型分析了右手寄生参量对传输线零相位传输带宽的影响,提出的缺陷地电感模型能有效的减小右手寄生参量。之后,本文从慢波系统理论出发,提出了一种新型返波结构左手传输线模型。此种结构为周期填塞波导,加工比起一般的膜片插入波导较为容易。经分析,当波导处于TM模式激励下工作在左手传输频带,此时波导里传输的是返波。采用介质集成波导形式,构造了一种新型的多层介质集成左手传输线。此传输线结构同时具有波导结构的辐射损耗小等优点与传输线体积小等优点。介质集成波导左手传输线构建理念与波导传输线一样,都是在周期填塞H型金属膜片的慢波波导里面形成返波传播特性,当单元长度远小于1/4λ时,传输线实现无耗反向传播,即群速与相速方向相反。这两种新型左手传输线结构为之后波导型和介质集成波导型左手传输线的广泛应用打下了基础。