新型的人工合成超材料就是通过在关键物理尺度上结构的有序设计,来寻求一些天然材料所不具备的超常物理性质的复合材料或者是复合结构。目前研究所涉及的超材料主要包括左手材料、光子晶体、超磁材料,狭义的超材料就是指左手材料。所谓左手材料就是在一定的频率范围内,它具有负的介电常数和磁导率,进而具有负的折射系数,逆多普勒频移,负切连科夫辐射等一系列与常规材料不同的特性。基于超材料特殊的电磁特性,可以设计研究许多小型化的微波元器件,应用于无线通信和国防工业上。同时以超材料制成的完美成像棱镜更是具有颠覆性的意义,它所产生的影像能比所用的光源波长还精细。正是基于以上诸多优异特性,超材料技术被美国《科学》杂志纳入2003年度十大科学进展。论文首先回顾了人工合成超材料的发展历史,国内外的研究现状。随后对于左手材料的概念和各类特性,以及产生左手特性的材料结构作了较为详细的介绍。针对于左手材料特殊的传播特性,分类将其在微波领域的应用逐一地进行了详细的说明。论文着重讨论了用传输线模型等效均匀超材料,并在此基础上提取超材料的介电常数和磁导率的方法。该方法提供了一种基于传输线网络端口[ ABCD ]矩阵,还原传播相位后提取超材料参数的途径,并使用数值计算的方法进行了验证。论文还将该方法针对地应用到了开口谐振环SRR结构的参数提取中,提取了由SRR单元结构产生的等效磁导率。随后论文还对SRR结构加载的金属波导的传播特性进行了分析,介绍了通过引入超材料进行微波波导小型化的思路。通过传输线理论法和完整的单轴各向异性均匀材料填充波导的纵向场法这两种方法,对比分析了SRR结构加载的金属波导在低频范围内的传输特性。