左手材料作为一种新型人工材料,自2000年通过一些特殊结构被成功制造出来后,由于具有介电常数与磁导率同时为负的特性,在微波器件以及微波电路设计中的应用潜力被逐渐挖掘出来。在通常意义上,我们把用来构成左手材料的各种结构统称为左手结构。目前左手结构中最常用的两种实现方式是开口谐振环(Split Resonant Ring, SRR)结构和基于传输线理论的复合左右手传输线(CRLH)结构。本文主要从CRLH结构以及简化的复合左右手传输线(SCRLH)结构入手,并研究此类左手结构在微波无源器件,诸如定向耦合器、滤波器和天线方面的应用。本文的主要内容和创新点包括以下几点:1、对传统的复合左右手传输线结构进行了理论分析,设计了一种基于复合左右传输线结构的超宽带滤波器,具有良好的带内和带外性能。2、提出了一种新型的CRLH/SCRLH定向耦合器,并从理论上进行了分析,该耦合器具有强耦合、结构紧凑、工作带宽宽等特性。3、研究了零模谐振器的特点和实现方法,并用SCLRH零模谐振器设计出一个两腔的窄带带通滤波器,该滤波器具有结构紧凑、带外阻带宽的优点。4、分别设计了一种基于CRLH的改进型的零模谐振天线和一种基于SCRLH的零模谐振天线,借助电磁仿真软件HFSS对这两类天线进行详细仿真分析,研究结果表明该类天线具有结构紧凑,工作频率易调节等优点。5、具有陷波特性的超宽带天线一直是超宽带天线中研究的热点,本文将左手结构引入到双带陷超宽带天线的设计中,实际设计并加工了一款基于SCRLH谐振器的双带陷超宽带天线。