根据麦克斯韦方程组及波动方程,电磁波可以在介电常数和磁导率均为负数的媒质中传播,其所表现的“奇异特性”给传统微波领域带来了极大地冲击。1966年,Veselago提出异向介质这一概念,为异向介质的出现提供了一个理论平台,而2000年Smith根据Pendry的研究成果制造出第一块人工异向介质之后,其人工结构设计、电磁特性分析以及强大的应用前景成为当今国内外微波技术的研究热点。本论文的研究内容主要是围绕异向介质基本结构单元展开。首先介绍异向介质独特的奇异性质,如负折射及逆多普勒效应等；然后讨论异向介质基本单元的两种主要分析方法：S参数提取法及等效电路法,分别从理论和验证的角度出发,对这两种方法进行了探讨,分析两种方法各自的优缺点,在此基础上,针对“可控性”型异向介质基本结构,采用神经网络来对其进行分析,仿真结果证明,异向介质的神经网络分析可以减少再次预测所需时间,其结果与S参数提取法相吻合,证明该方法是一种快速而又准确的异向介质基本结构分析方法；其次针对异向介质基本单元存在的损耗大、带宽窄等问题,对异向介质结构进行改进,提出一种单面宽频带异向介质单元,分析其电磁特性,从数值上得到其双负频带范围,并通过Ansoft HFSS观测磁场随相位的动态变化规律,验证该结构的后向波特性；最后将该结构应用到矩形微带贴片天线中,检测其对于微带天线的小型化作用及对天线辐射性能的影响。