左手材料(Left-handed materials,LHMs)由于具有同时为负的介电常数和磁导率、负折射率等奇异性质,而受到广泛关注,左手材料结构设计与优化成为研究的热点。本文从左手材料的定义出发,基于典型左手传输线理论模型对左手材料微结构的设计方法进行了研究,并设计出两种新型左手材料结构构型。首先,分析了左手材料的等效传输线模型实现方法,根据介电常数、磁导率与电容、电感对应关系对如何在传输线电路中实现左手特性进行了计算与推导,得到了典型纯左手传输线等效模型,由于纯左手传输线不易实现,因此进一步分析了理想复合型左右手传输线模型。为了实现左手传输线模型的集总等效,本文对两种经典微结构与电容、电感间的等效关系进行了计算,得到相应等效传输线模型,并且最终得到尺寸参数与等效元件间关系特性。其次,从理想复合型左右手传输线模型出发,应用开口金属环结构和金属线阵列结构对周期性左手材料微结构进行了设计,得到了一种更易于调整尺寸参数的双面微结构构型,对此微结构进行数值仿真与实验验证,均证明了其在一定频段存在左手特性。根据其等效传输线模型中元件与结构尺寸参数对应关系,分析了此构型部分结构尺寸参数与电磁特性的对应关系,并通过仿真与实验得到了验证。最后,简化已设计双面左手材料结构,得到一种更易于制备并且特性较好的单面左手材料结构构型,其等效传输线模型更加趋近于理想复合型左右手传输线模型,并且等效关系更加明朗。对其进行数值仿真、负折射仿真及能量透射实验验证,此结构显示出在一定频带内的确存在左手材料特性。同时对此结构的尺寸参数与电磁特性进行了分析,得到了尺寸参数与电磁特性的对应关系。