В последние годы в различных областях науки и техники большое распространение получили мощные генераторы и усилители СВЧ излучения. Мощное СВЧ излучение используется для радиолокации, передачи энергии на большие расстояния, в системах дальней связи, при изучении взаимодействия излучения с веществом, в биологических исследованиях и т.д.
     К одному из наиболее обширных классов мощных приборов микроволновой электроники относятся источники излучения, принцип действия которых основан на продольном взаимодействии электронного потока с электромагнитным полем периодических электродинамических структур, имеющих положительную или отрицательную дисперсию основной волны. Наибольшее усиление и устойчивая генерация в устройствах данного класса наблюдается при реализации синхронизма потока и поля на частотах вблизи границ полосы прозрачности волноведущих систем. В этих частотных диапазонах все периодические системы проявляют резонансные свойства, в них одновременно могут возбуждаться прямые и обратные волны.
     В сверхмощной электронике, где обычно применяются релятивистские сильноточные электронные пучки, перспективными оказались черенковские и дифракционные генераторы, использующие резонансные периодические структуры с положительной дисперсией основной волны и поперечными размерами, значительно превышающими длину волны излучения. Рекордные до настоящего времени уровни мощности были получены в экспериментах с многоволновыми черенковскими генераторами (МВЧГ), проведенных в Томске в ИСЭ СО РАН, совместно с ИРЭ РАН и физическим факультетом МГУ (15 ГВт в 3-х см диапазоне длин волн и 3 ГВт в 8-и мм диапазоне).
     Потребности теории новых приборов привели к разработке новых методов. Традиционные методы исследования взаимодействия потока и поля в приборах СВЧ - электроники не могли быть использованы для анализа процессов вблизи границы полосы прозрачности. Кроме того, переход к пространственно-развитым системам потребовал новых подходов, включающих точный электродинамический расчет электромагнитных полей сверхразмерных структур с релятивистским электронным потоком. Основными проблемами при создании микроволновых устройств на резонансных периодических структурах с положительной или отрицательной дисперсией является устранение обратных связей и получение удовлетворительных полосовых характеристик в усилителях, получение одночастотной генерации с высокой эффективностью в генераторах. Надежная селекция мод, высокие уровни усиления, устойчивая генерация невозможны без детального изучения линейных и нелинейных процессов взаимодействия потока и поля в таких системах. Актуальным является изучение общих закономерностей взаимодействия потока и поля на частотах вблизи границ полосы прозрачности (прежде всего вблизи п-вида), а также особенности физических процессов в типичных усилителях и генераторах на резонансных периодических структурах. Этот круг проблем и является предметом изучения в нашей научной группе.