Células de medição (MCs) são amplamente utilizadas na engenharia de micro-ondas para a caracterização eletromagnética dos materiais. Neste trabalho, apresentamos uma formulação baseada na técnica de casamento de modos (MMT) para a caracterização eletromagnética de MCs para materiais anisotrópicos uniaxiais. Apresentamos e validamos uma técnica para modelagem de MCs com uma e duas portas por meio da de matrizes de espalhamento generalizadas (GSMs) extraídas do MMT. Uma vez que as soluções fechadas (isto é, não numéricas) são usadas para calcular as integrais de acoplamento das GSMs, a presente abordagem é uma alternativa computacionalmente eficiente para modelar MCs quando comparada às técnicas usuais de força bruta numérica (tais como soluções baseadas em elementos, volumes, ou diferenças finitas). Um algoritmo de inversão também é apresentado para recuperar os parâmetros constitutivos de meios complexos (materiais com perdas e anisotrópicos). Diferentemente da maioria dos trabalhos que utilizam métodos semi-analíticos, a novidade do presente método consiste em considerar MCs com seção transversal grande frente ao comprimento de onda, em vários modos podem ser progagantes. Apresentamos uma série de resultados numéricos que mostram que a técnica de inversão apresentada neste estudo pode recuperar adequadamente os parâmetros constitutivos de um material de amostra, uma vez que os parâmetros de espalhamento da MC são conhecidos.