异向介质是等效介电常数和等效磁导率同时为负数的人造介质,是物理学和电磁学领域的一个新兴的研究热点。异向介质具有许多异于普通介质的特殊性质,如负折射率、逆多普勒效应、逆切伦科夫辐射以及相速度与群速度的方向相反等等。目前,主要有两种方式实现微波异向介质:1.金属棒(ROD)和开路谐振环(SRR)的阵列结构;2.基于传输线的结构。一维的异向介质又被称为异向传输线,异向传输线是异向介质最可能被广泛应用的形式,现有被提出的异向介质的应用几乎都以异向传输线形式实现的。本论文分析了微波异向介质所具有的一些特殊电磁特性,着重分析了实现异向介质的两种方法,在此基础提出新的基于金属波导的异向介质传输线的结构,并对异向介质传输线的应用做了一些理论探讨。本论文以异向介质的基本理论为研究基础,着眼于被广泛的应用的一维异向介质结构。根据异向介质的传输线理论,通过在普通传输线上周期加载等效的串联电容、并联电感,使之在一定频段内实现等效介电常数和磁导率同时为负。为了避免大多数微带线结构的高损耗特性,论文中提出基于同轴波导的新型封闭、全金属结构,并通过基于三维有限元法的仿真得到其左手通带,同时利用等效电路法证明其一致性。异向介质的特殊性质决定了它必将在微波电路中有广阔的应用前景。论文中利用提出的同轴结构异向介质,通过优化、改进设计出新型的带通滤波器。该滤波器具有小尺寸、结构简单、低损耗等优良特性,仿真结果也得到了较好的滤波器参数。