“Metamaterial”是21世纪物理学领域出现的一个新的学术词汇,近年来经常出现在各类科学文献。一般文献中都认为metamaterial是“具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料”。因为其具有很多新奇的电磁特性,超材料就可以广泛应用在微波以及光学领域。本文通过电磁仿真软件HFSS的仿真对超材料进行了特性研究与设计。主要工作包括:首先,针对传统S参数提取法的多值性和厚度谐振问题,改进了S参数提取方法,并通过预设模型证明此方法具有普适性和精确性。其次,设计了新型共面双L型结构的超材料,分别构建了这种结构单元的等效介电常数和磁导率的等效电路模型,并且根据两个电路模型推导出相应的等效介电常数和等效磁导率的公式,并且从推导的公式中分析磁谐振频率与结构单元的各个尺寸之间的关系。再次,引入了一种S型结构的超材料,分别构建了这种结构单元的磁导率的等效电路模型和介电常数的等效电路模型,并且从推导的公式中分析了磁谐振频率与结构单元的各个尺寸之间的关系。通过合理的调整尺寸,最终得到了负通带宽度为6.8GHz的改进型超材料结构,是最初S型结构负通带带宽的9.7倍,有效地拓宽了这种超材料的带宽。最后,提出基于改进S型超材料结构的同轴滤波器,将超材料结构添加到同轴滤波器的介质层内,利用其在频段内的阻带效应,实现滤波器的功能。本文利用HFSS软件对这种同轴滤波器的滤波特性进行仿真,并应用相关理论对其原理进行深入的分析。该滤波器或可在微波工程中有广泛的应用前景。