介电常数和磁导率同时为负的左手材料的提出,极大的颠覆了经典电磁学和传统光学,其迷人而独特的电磁特性吸引了众多优秀的科研人员投身其中,这也使得左手材料在不到十年的时间里,其理论和实践方面取得了非凡的成就。然而,与其他任何成熟理论的形成过程一样,左手材料也需要经过一个不断发展直至成熟的过程。目前该领域的研究仍处于一种探索前进的状态,尚有许多理论和实践方面的工作亟待完善,尤其是在左手材料的构造、异常电磁特性的分析以及工程应用等方面还存在大量的研究工作,本论文即围绕这些方面进行展开：论文首先提出了一种在TE1o矩形波导中填充金属线阵和铁氧体合成的左手通带可调的新型左手材料,深入分析了左手通带可调的机理,并分别利用动态场观察法和波前跟踪法证实了新型左手结构的后向波传播特性和负折射特性。第二,本文提出了两种适用于由非均匀对称元胞合成的左手材料的有效本构参数提取方法,两种方法皆考虑了等效均匀材料的有效边界问题、折射率的实部分支取值问题以及测量或仿真噪声对提取结果稳定性的影响,因此都具有较高的精度以及稳定性。尤其是应用第二种提取方法能够计算出金属线阵和铁氧体合成的新型左手材料的本构参数,这允许我们能从媒质本构参数的角度对新型左手材料的电磁特性作进一步的分析。第三,详细阐述了CRLH TL理论及其LC集总网络的实现方法,深入分析了CRLH TL终端开路或短路时形成的负阶和零阶谐振特性,这些新的理论既是对传统传输线理论和谐振器理论的拓展,也可作为构造和分析新型传输线型左手材料的理论基础。第四,系统的分析了基于CSRR的微带-ε线和左手线的电磁特性,结合左手线的集总等效模型分析了实现宽带谐振型CRLH TL的条件,并最终利用微带-ε线等效电路模型中并联支路的谐振特性实现了具有陡峭下降沿的低通滤波器,以及利用了左手线具有的非线性色散频率响应设计了双频工作的定向耦合器。最后,本文提出了一种简化的CRLH TL结构,以CRLH TL理论为基础,对新结构的色散和阻抗特性进行了分析,结果表明该结构能实现宽带甚至是超宽带的阻抗匹配带宽,利用该特性实现了具有扩展上阻带宽度的小型化超宽带滤波器,最终将CRLH TL元胞作为零阶谐振器设计了小型化的微带带通滤波器。