介电色散谱表征技术（Dielectric dispersion spectroscopy characterization technology:DDSCT）是探测目标对象电磁参量特性的高精度表征手段,被广泛地用于农业、机械、化工与生物医疗等领域。重入式腔体谐振器（Re-entrant cavity resonator:RECR）凭借其灵敏度高,抗干扰能力强,平面易集成等特点,成为DDSCT的首选器件结构。然而,面对日益增加的高精度测试需求和日益复杂的测试环境,传统重入式谐振腔已无法满足这些实际应用需求。基于此,本论文以传统重入式谐振腔为基础,设计制造了两款新型重入式腔体传感器,并将其分别应用于液态媒质复介电特性测量领域和无线湿度传感领域。具体研究如下:（1）面向液体复介电常数测量的重入式谐振腔介电传感器设计了一款加载环形缝隙的无源重入式谐振器（Re-entrant cavity resonator RECR loaded by an annular slot:AS-RECR）,将加载液态介电媒质的微流体嵌入AS-RECR强电场区域,依赖AS-RECR诱导强电场与介电媒质的极化效应,对液态媒质复介电常数进行测量与反演。首先,将环形缝隙加载于RECR带隙电容表面,有效地抑制RECR金属柱周围的边缘电场,形成AS-RECR。依据传输线和电磁理论,构建了依赖AS-RECR物理结构参数的等效LRC电路模型。分析了AS-RECR介电传感器灵敏度对环形缝隙半径的依赖关系,并给出了最优传感特性的环形缝隙结构;基于等效LRC电路模型,研究了传感器的介电传感特性与机理。其次,通过分析环形缝隙电容与液态媒质有效传感电容的比值对AS-RECR谐振频率的影响规律,有效简化AS-RECR谐振频率与液态媒质复介电常数实部的关系,并以此为基础构建了液态媒质复介电常数实部解析反演模型。另外,提出了一种依赖最小二乘法和矩阵变换技术的高精度、改进型复介电常数虚部反演模型。最后,采用印刷电路板工艺和微机械加工技术制造了AS-RECR微流体传感器原型器件,利用已知复介电常数的甲醇-水混合溶液对提出的复介电常数反演预测模型进行标定,同时对加载乙醇-水混合溶液的传感器谐振特性进行测量,依托标定的复介电常数反演模型,分别实现了介电常数实部和虚部测量误差不高于4.07%和7.79%的预测,进一步验证了设计开发的AS-RECR微波传感器可对液态媒质的复介电常数进行精确表征与测量。（2）加载双缝隙天线的折叠重入式谐振器无线湿度传感器设计了一款加载双缝隙天线的折叠重入式谐振腔传感器（Folded-re-entrant-cavity-resonator-based double slot antenna sensor:FRECR-DSAS）,利用微波负阻电路对无源FRECR-DSAS的热损耗功率进行补偿,实现高Q的FRECR-DSAS有源传感器,实现对环境湿度的高分辨测量。首先,将双缝隙天线集成到折叠重入式谐振腔的顶面和底面金属层,以接收和传输外部无线询问和响应信号,依托矢量网络分析仪,实现基于S21传输的无线信息测量。其次,采用导气孔和空气填充层技术,增强湿空气在传感器内部的流通速率以及富集效应,提高传感器的湿度响应速度。另外,利用电磁仿真分析技术,探究了FRECR-DSAS内部电磁场分布规律,揭示其电磁传感机理;研究FRECR-DSAS的电磁辐射特性,探明实现最大信号无线传输效率的信号传输路径。同时,将微波负阻电路与FRECR-DSAS耦合集成,形成高Q值的微波有源传感器,实现传感器对湿空气的高分辨率、低下限限值探测;利用电路仿真软件,分析了负阻电路的阻抗特性对传感器谐振频率的影响。最后,搭建了湿度无线测试平台,实验探究FRECR-DSAS对湿度变化的探测分辨能力。实验结果表明,在22.9%和78.5%的相对湿度条件下,FRECR-DSAS能对3.2%和0.4%的微小相对湿度变化量进行高分辨探测,其探测分辨能力远高于无源传感器。