电磁异向介质已经成为当前电磁工程的研究热点之一,凭借其独特的“负折射特性”、“后向波特性”等性质在固体物理学、材料科学、光学、应用电磁学、生物医学工程等领域受到广泛青睐。目前电磁异向介质方面的研究主要集中于异向特性研究,介质单元结构设计,双负特性验证以及异向介质应用等几个方面。本文在前人经验基础上进一步研究,设计出两种性能优良的电磁异向介质并将之应用于生物医学工程领域。本文主要工作有：1)详细阐述了经典电磁异向介质的构造原理,介绍了Rod阵列负介电常数成因和SRR结构、对口环谐振器负磁导率的成因。2)提出了一种工作于S频段的电磁异向介质结构单元。该结构由对称两组镜框型金属结构组成,可同时获得负介电常数和负磁导率的双负特性。研究中对负磁导率进行了定性理论分析,并根据后向波理论,设计了通过场空间相位对后向波特性进行仿真验证的方法。3)设计出一种单面蚀刻的二维各向同性电磁异向介质单元。首次提出场-路结合的等效源分析法以计算异向介质等效介电常数、磁导率,并据此对该结构单元的左手特性激发机理进行了论证。4)将电磁异向介质应用于生物医学工程领域,利用电磁异向介质单负频段的阻带效应,设计并验证了一种降低人体对手机辐射吸收率的方案。