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自2001年D.R.Smith教授等人实验观察到负折射以来,人工电磁材料越来越受到科学界的广泛关注,基于该材料的特殊结构,人们对它的特性和应用研究也更深更广。人工电磁材料通常由亚波长谐振单元组成,这些谐振单元对电磁波的响应类似于组成物质的分子或原子。最典型的人工电磁材料粒子是磁场激励下的开口谐振环(Split-Ring Resonator,SRR)和电场激励下的耦合谐振单元(Electric-field-coupledinductance capacitance resonator,ELC)。SRR和ELC对场的响应通常用等效媒质参数来描述,例如,介电常数ε和磁导率μ等。计算这些参数最常用的一种方法是把仿真计算或测量得到的人工电磁材料的反射和透射系数看作是相同厚度的均匀媒质的解析式,所以称之为S参数的提取方法。在过去几年里,有很多专家学者用这种方法来得到人工电磁材料的等效媒质参数。但是,尽管人工电磁材料可以等效为媒质,由于单元的强谐振和亚波长的尺寸使粒子的单元间发生了不可避免的耦合。在用S参数提取等效媒质参数的过程中,都是假设人工电磁材料介质板中所有的单元粒子对外加场的响应都是一样的,因为单元间的耦合作用,这其实只是一种近似。作者认为人工电磁材料介质板中位于两侧单元和中间单元的耦合不一样,并采用非均匀媒质模型提出了改进的参数提取方法,所给出的侧面单元和中间单元的等效媒质参数是不同的,这也就引出了人工电磁材料介质板的非均匀特性。应用改进的方法,通过计算两个单元和三个单元的S参数分别得到侧面单元和中间单元的等效电磁参数,建立任意人工电磁材料介质板的三层非均匀媒质模型,并用数值仿真结果证明了本文所提出方法的准确性。准确的等效电磁参数对大规模周期结构的理论计算和分析设计具有指导作用。在此基础上,隐身大衣、波的集中器件和透镜等波形变换器件的设计将更准确高效。