低成本、高灵敏度、非侵入性的微波集成传感器的研究具有重要的经济和社会意义。本论文围绕基于人工表面等离激元超构材料的高灵敏度微波微流体传感器展开研究,主要研究内容及成果概括如下:第一,设计了一种基于矩形基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)和超薄刻槽圆环的无源Fano共振微波传感器。通过在SIW上刻蚀共振环,与超薄圆环谐振器耦合,从而产生双模Fano共振,首次实现了结合SIW和人工局域表面等离激元的Fano共振微流体传感器。第二,提出了一种背面集成微带线耦合枝节的超薄刻槽金属-介质-金属(Metal-Insulator-Metal,MIM)圆环谐振器结构。通过调节耦合枝节的位置及长短能够选择性地耦合特定模式的电磁能量,在微带线耦合枝节处引入的低噪放芯片(Low Noise Amplifier,LNA)能够补偿损耗,从而实现人工局域表面等离激元(Spoof Localized Surface Plasmons,spoof LSPs)的选择性放大,该模式的电场强度增加了17dB。第三,设计了一种基于Fano共振的人工LSPs有源微波传感器,通过垂直放置的两个相似的人工LSPs谐振器的耦合,激励出非对称的Fano共振。通过在上层刻槽环上开缝处引入LNA芯片补偿结构本身以及高损耗待测溶液带来的损耗,其品质因数(Quality factor,Q)提升了约37倍,并且谐振强度(Resonant Intensity,RI)从19.89 d B提高到37.42 d B。实验表明用于血糖浓度检测时,该传感器最小可检测浓度达到10mg/dL。