Значительный интерес представляет направление теоретической электроники СВЧ, связанное с исследованием нестационарных нелинейных процессов при взаимодействии электронных пучков с электромагнитными волнами. Нестационарный подход позволяет изучать процессы установления колебаний в генераторах и усилителях, прохождение сигналов сложной формы через электронные устройства, рассчитывать выходные характеристики приборов, работающих в режиме коротких импульсов. Для устройств, функционирующих в непрерывном режиме, этот подход приводит зачастую к нетривиальным результатам, предсказывая существование автомодуляционных и других сложных режимов. Необходимо также отметить, что нестационарная теория, в отличие от традиционного в СВЧ электронике стационарного подхода, не содержит априорных предположений о характере установившегося режима, а выводит его естественным образом из анализа динамики системы во времени.
В рамках нестационарной теории были исследованы различные системы: ЛОВ,
ЛБВ, резонансные генераторы (лазеры на свободных электронах, оротроны), причем
была установлена возможность возникновения как простых периодических, так и
сложных многочастотных и стохастических режимов.
При рассмотрении взаимодействия электронного пучка с электромагнитной волной
особого рассмотрения требует ситуация, когда рабочая область частот лежит у
границы полосы пропускания электродинамической системы.
Взаимодействие оказывается различным в зависимости от того, какая граница полосы
рассматривается - высокочастотная или низкочастотная.
Эта задача является общей для широкого класса электронных генераторов и усилителей. В одних приборах область взаимодействия специально выбирается у границы полосы, чтобы повысить его эффективность. В других самовозбуждение на частотах, близких к границе полосы, является нежелательным паразитным эффектом. С принципиальной точки зрения, задача о взаимодействии вблизи границы полосы представляет интерес благодаря разнообразию возможных режимов: в зависимости от параметров задачи система может вести себя как ЛОВ, ЛБВ или резонансный генератор.