近年来,随着电磁技术在各个领域的飞速发展,电磁超材料因具有传统材料无法比拟的特殊电磁特性,被越来越多的学者发掘研究。新型人工电磁表面较传统人工电磁材料有诸多优点,例如厚度薄、损耗小等,引起了学术界的极大关注。新型人工电磁表面因其表面单元的特殊结构性,在实际计算机电磁仿真软件中,需要消耗较大的仿真计算内存和较长的仿真计算时间,这样的缺点导致其在实际的工程设计中复杂耗时。因此本文使用一种等效阻抗模型代替实际人工电磁表面结构进行电磁仿真计算,等效阻抗模型较实际人工电磁表面单元结构在仿真计算时大大缩减仿真时间以及仿真内存,在辅助人工电磁表面单元设计时能大大提高效率。本文主要研究工作为等效阻抗片模型的推导以及使用场景分析,并利用等效阻抗模型辅助设计了一款适用于L波段的基于人工电磁表面的波束偏折器件。本文的主要工作安排如下。首先介绍了两种新型人工电磁表面综合理论方法,第一类是以广义斯涅尔定律为基础的相移法,第二类是以广义边界转换条件（GSTCs）为基础的表面电磁极化率法（表面阻抗法）,并分析了惠更斯人工电磁表面设计方式与表面电磁极化率法之间的关系。基于等效原理,推导出等效阻抗片建模流程,并得出人工电磁表面等效为表面阻抗片的设计流程。基于此流程仿真得到无厚度金属圆片的等效表面阻抗片模型,并通过散射仿真分析了模型的可靠性。接下来对模型的适用场景进行了分析,包括是否适用于带介质基板的金属贴片模型,人工电磁表面单元厚度对等效阻抗片模型的影响,有限大阵列的稀疏程度对等效模型的影响,复杂单元模型对阻抗片的影响以及电磁波斜入射情况下对等效模型的影响,并调整了在低透射系数下的等效阻抗模型。最后分析了人工电磁表面与等效阻抗片的散射近区电场的变化。使用带反射板的实际阵列天线与有限大人工电磁表面单元阵列相结合,同时使用等效表面阻抗片模型与实际天线阵列模型进行联合仿真,验证了等效阻抗片模型在实际天线辐射情况下的可靠性。并且对低透射系数情况下的等效表面阻抗片模型进行了修改,使其在低透射系数情况下的等效表面阻抗片与原模型电磁特性误差减小。最后利用惠更斯原理结合广义斯涅耳定律,设计了一款适用于2.5GHz的线极化的45°波束偏折表面结构。首先利用等效阻抗片模型设计等效表面阻抗片阵列,进行了测试仿真,再根据阻抗值分布查找具体人工电磁表面单元结构进行排列组合,使用了双矩形环结构的人工电磁表面结构,最后对比两者波束偏折特性,仿真结果误差较小,表明了阻抗片模型在快速设计电磁超表面中的高效性。