当今社会有一些疾病需要尽早发现尽早治疗。由此这一严肃的医疗问题对可以进行快速诊断和疾病早期筛查的现场快速检验（Point of Care Testing,POCT）技术提出了很高的要求。生物医学研究人员已经开发了一些符合上述要求的生物传感器;在所有现有的生物传感器中,微波生物传感器被认为是POCT应用中最有发展前景的方法之一。然而,微波生物传感器在超高灵敏度、良好线性度、超低检测限、良好重复性和无标记检测等方面尚有不足,这成为了当今微波生物传感器研究的明确方向。此外,微波传感器虽然具有许多优点,但尺寸大的问题仍然是一个严峻的挑战。市场上有很多种不同的生物传感器可以进行传感应用,例如光学生物传感器、电化学生物传感器、场效应晶体管型生物传感器和微波传感器等。每种生物传感方法都有自己的缺点,这也限制了它们成为POCT应用的理想生物传感器。POCT技术需要生物传感器具备连续监测、快速诊断和早期检测的能力,而微波传感器则有望实现这一目标。此外,微波传感器在通信频率下工作,所以可以应用无线广播和遥感技术进行远程控制和通信。微波传感还包括二阶电导转换,这为提高微波传感器的选择性提供了多参数数据分析的可能性,多参数数据分析可以揭示分析物内在的物理与化学性质。因此,在高频电导率和介电特性方面,对微波传感器的探究也是必要的。文献综述表明,微波传感器可应用于传感,但低频下微波传感器的大尺寸限制了其在POCT中的使用。然而,先进的微纳加工工艺可以有效解决尺寸大的问题,它可以将微波器件尺寸从厘米级缩小到微米级,且具有经济效益。集成无源器件（Integrated Passive Device,IPD）技术之所以可以商业化,除了因为其可实现小型化且具有很好地经济效益。为了设计低成本、低损耗和微型化的微波器件,有必要对IPD技术进行充分理解。IPD架构主要由电阻器（R）,电感器（L）和电容器（C）组成,因此可以很容易地类比于其他传统的微带线微波器件。通常,对数学模型和集总元件理论的理解是制备具有最小误差无源器件的必要条件,所以往往需要应用数学算法和用户友好的3-D仿真软件进行研究。此外,还需要基于IPD技术应用数学建模、算法、合适的设计步骤和精准的制备工艺来实现低成本、无差错和微型化微波器件的设计。基于本论文设计的IPD精密制造工艺,设计了一种小型化微波谐振器。数学模型、三维仿真和器件测试结果表明,该谐振器在特定谐振频率下具有低损耗、高精度的特性。随后,采用微型化集成度高的微纳加工工艺,设计了一种高一致性、低损耗、无误差的微波葡萄糖传感器。LC型谐振器微波器件致力于克服两个主要缺点,即要实现高品质因数和获得高穿透深度。设计了基于多层交叉空气桥的非对称差分螺旋电感,以提高品质因数。此外,对基于交叉空气桥的非对称差分螺旋电感和基于圆形指状结构的叉指电容器进行了优化,以获得大电感和低谐振频率下（1.5 GHz）的大电容,从而实现高穿透深度。高穿透深度增强了电磁波与沉积的样品离子在更宽范围内的相互作用。并进一步阐述所提出的LC谐振器微波器件的数学模型,以分析与频率相关的葡萄糖样品有效复介电常数的近似值。最后,分析了温度对葡萄糖传感的影响,以检测实时血糖检测的适用性,这是POCT应用的主要要求。在成功完成葡萄糖微波传感器实验后,对改进的LC型微波谐振器进行了优化,以获得更高的品质因数、优异的填充因数和更高的穿透深度,从而适用于多巴胺、尿酸和抗坏血酸的高灵敏度检测。基于交叉空气桥结构的不平衡差分螺旋电感与方形螺旋电容相结合,使结构中心的电场最大化。文献表明,与叉指电容器相比,方形螺旋电容器可提供更强的电场强度,这是实现高填充因子的重要因素。此外,所提出的IPD微波生物传感器的馈电端口被特殊的聚合物凝胶覆盖,可以使用单个器件进行多次传感测量。单个LC型微波谐振器被用于检测多巴胺、尿酸和抗坏血酸的多个样品（每个生化样品被分离成6个不同的浓度,每个样品浓度测试5次）,这表明该设计具有应用的可重复性。所提出的微波传感器取得了丰硕的成果,说明了基于IPD的微波器件适用于实时检测,是POCT的理想选择。