近年来,等离激元超材料的设计引起了人们极大兴趣,这种超材料由于具有自然材料不具体的特征,在材料科学领域产生了极大影响。其中,负折射材料由于在成像,集成光路和器件等领域具有广泛的潜在应用,因此新型负折射材料的设计具有重要科学意义。电磁负折射超材料的设计在近几年一直电磁材料领域的研究热点,许多新的结构已经被广泛报道,在改进频率带宽,加工复杂度、调优能力等方面取得了很大进展,但高带宽、低损耗和易加工仍然是负折射材料的设计面临的主要挑战。本文主要开展了A型、F型和球型三种新型二维及三维负折射材料的设计与仿真研究,探索了负折射频率与带宽对结构单元的依赖关系。首先,设计了一种A形负折射超材料,可以在很宽的频率范围内同时呈现出负介电常数和负磁导率,从而可以在1.0GHz-6.20GHz频带范围实现负折射率左手超材料单元原胞组成的棱镜仿真证明了负折射率的存在。这种负折射材料由于单元几何形状简单、易于加工,从而具有广泛的应用前景。其次,设计了一种基于F型的负折射超材料,能够实现双频带负磁导率和介电常数,因此F型的负折射超材料可以同时呈现出两个频带的负折射率。电磁场仿真和有效电磁参数反演表明,第一个负折射率的频带是23.8 GHz到24.1 GHz,第二个负折射频带是28.3 GHz到34.9GHz,接近7GHz的带宽。该负折射超材料不仅几何结构简单,而且具有双带负折射的优势,有利于在多波段和宽带微波器件中应用,而且通过调整水平线之间的分离程度可以方便的调整负折射频率,为该负折射材料在高频微波器件中的实际应用提供了便利最后,探索了一种新颖的三维超材料,其单元结构主要由电线、金属球和空心板构成,可以同时表现出负的介电常数和磁导率,从而实现负折射率。电磁波模拟表明,该结构具有很低的损耗,随着结构单元晶格参数的增加其负折射频率向低频方向移动,左手材料棱镜仿真表明该超材料具有负的折射率,同时表现出了低损耗特征。