双负材料是Veselago于1968年提出的一种具有负介电常数和负磁导率的复合材料,由于其介电常数和磁导率同时为负,使得电磁波在填充这种材料的无界空间中传播时具有与坡印廷矢量S方向相反的波矢量k ,因而会引起一系列不同寻常的电磁现象,如:负折射现象、逆Snell效应、逆Doppler效应、反向切伦科夫效应等。由于这种材料在自然界中是不存在的,因此,为了验证它的各种反常电磁特性,科学家们相继在实验室中构造出了一维和二维的双负材料结构,并通过功率透射实验和棱镜折射实验等方法验证了它的负折射和双负特性。此外,由于双负材料是一种非均匀的复合材料,因此我们不能直接测得它的电磁参数,为此科学家们相继提出了一系列提取双负材料电磁参数的方法,如基于S参数的参数提取方法、波传输法等。本文将从理论分析和实验验证两个方面对双负材料进行研究。首先,利用Smith提出的双负材料结构设计出X波段的双负材料,并建立功率透射实验平台验证该双负材料的特性。其次,为了提取设计出的双负材料的电磁参数,在Smith提出的“基于S参数的参数提取方法”的基础上进行改进,使双负材料的参数提取更加方便、可靠。最后,设计出一种用于验证双负材料中反向切伦科夫辐射的双负材料以及TE₁₀-TM₀₁模式转换器。本论文的组织情况如下:第一章,主要介绍了双负材料和反向切伦科夫辐射的基本概念以及研究现状。第二章,从双负材料形成的物理机理出发,详细阐述了负介电常数和负磁导率的产生以及双负材料的构造过程,并在此基础上建立了验证双负材料的功率透射实验平台,且通过该平台测试了Smith结构的X波段双负材料的双负特性。第三章,主要研究了双负材料的参数提取方法,在“基于S参数的参数提取方法”的基础上进行改进,提出了一种改进的参数提取方法,并验证了它的可行性。第四章,研究了适合反向切伦科夫辐射的双负材料以及TE₁₀-TM₀₁模式转换器,并通过计算机仿真和实验测量两个方面验证了该模式转换器的转换特性。第五章,对全文工作完成情况的总结以及下一步工作计划。