高灵敏度微波集成传感器的研究具有重要经济和社会意义,基于超构材料能够实现灵敏度更高、尺寸更小巧的平面集成微波器件。本论文围绕超构材料高灵敏度平面集成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,提出了一种结合1/4模基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)和互补开口谐振环(Complement Split-Ring Resonator,CSRR)结构的无源微流体微波传感器,在提升器件品质因数(Quality factor,Q)的同时将其电尺寸减少1/3,实现了小尺寸高灵敏度的微流体微波传感器设计。第二,设计了一种基于开缝刻槽金属环的有源放大谐振器,通过引入低噪放芯片(Low Noise Amplifier,LNA)补偿结构损耗极大提升了其品质因数,首次实现了人工表面等离激元(Localized Surface Plasmons,LSP)放大并阐述了其工作机理。第三,提出了一种基于有源人工LSP的微波传感器,通过在45°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,其品质因数提升了近2000倍,实验验证了其高灵敏度。第四,设计了一种基于耦合臂放大人工LSP的微流体葡萄糖溶液传感器,通过在刻槽环附近引入加载放大芯片的耦合臂,在不改变其谐振模式的情况下,实现了极高灵敏度和分辨率的葡萄糖溶液传感器。第五,设计了一套基于有源人工LSP传感器的葡萄糖溶液浓度检测系统,实现了从射频源到检波分析的一体化系统原型。