人工电磁材料(Metamaterial)是由人工电磁结构单元排列组成的,具有自然材料所不具备的电磁特性,其电磁特性主要取决于单元结构,其次才是构成的材料本身。人工手征电磁结构由手征性单元结构组成,是新型人工电磁材料中的一类。对于普通的电磁材料,人们一般是通过改变介电常数、磁导率及材料几何尺度来改变其电磁波传播性能。相比普通材料,手征介质材料具有能够引起电场与磁场的交叉耦合的重要性质,调节手征结构(手征参量)也可改变电磁波在手征介质材料中的传播特性,因此较之普通材料,手征介质材料提供了更多调控电磁波传播的能力。近些年人工手征电磁结构吸引了越来越多的学者的关注和深入研究。该类结构由于其具有的新颖性质,在吸波材料、天线技术、微波和毫米波器件等领域有着潜在的应用前景。因此,开展人工手征电磁结构的研制和电磁性能研究,对设计实用新型电磁材料和器件具有重要意义。本论文主要围绕人工手征电磁结构的电磁波传输特性,从理论和实验上进行了深入的研究分析,着重分析了人工手征电磁结构中的电磁波非对称传播特性。基于前人的研究成果,深入探索了基于螺旋金属环的人工手征电磁结构的电磁波传输特性,并对产生非对称传输性质的物理机制给出了理论分析。本文的工作主要包括以下的几个方面：1.设计了由介质层和螺旋金属环构成的螺旋形手征结构,该结构在两个频段分别对正交极化的两种线极化波具有很强的非对称传输特性。运用金属表面电流理论进行分析,解释了螺旋形手征结构产生双频带双极化非对称传输特性的物理机制。在分析非对称传输特性物理机制的基础上,设计了另一种结构,过孔无金属化手征结构,这种结构同样具有较好的单频带单极化非对称传输效果,且工作频带更宽。2.在螺旋形手征结构和过孔无金属化手征结构的基础上,提出了构造可调控人工手征结构的构想,来实现特定频带上有无单极化非对称传输效果的切换,并对这一构想进行了探索研究,设计出了具备偏置引线待加载开关元件的结构,为后续工作打下了基础。3.提出了双螺旋形手征结构和方形螺旋手征结构,进一步对基于螺旋金属环的手征结构进行探索,这两种结构都具有很好的单频带单极化非对称传输特性,在电磁波极化滤波选择器和极化控制器件领域有较好的应用潜力。