Розроблено підхід, який об'єднує локальні математичні моделі в єдину повну аналітичну математичну модель без суттєвого її ускладнення. Часткові моделі описано якомога простішими аналітичними залежностями. Одержані часткові моделі об'єднано в одну аналітичну через перемноження їх з аналітичними в усьому діапазоні змінних об'єкта ваговими функціями - еквівалентами частотних фільтрів. Єдину аналітичну залежність збудовано через зважене ваговими функціями додавання часткових моделей. За такої постановки збережено аналітичність єдиної для всього діапазону моделі. Наведені дослідження підтверджують можливість розроблення за допомогою запропонованого методу доволі простої аналітичної моделі, яка за точністю апроксимації відповідатиме вимогам сучасних методів математичного й об'єктно-орієнтованого моделювання. Такі моделі можна застосовувати для аналітичних розрахунків оптимальних режимів роботи нестаціонарних стохастичних об'єктів, діагностики їх стану, інтерполяції та екстраполяції змінних об'єкта та для інших цілей ідентифікацією локальних математичних моделей і об'єднанням їх у повну аналітичну без суттєвого ускладнення як математичної моделі, так і натурного експерименту.

На основі концепції хвильового імпедансу розроблено моделі електромагнітних кристалів (ЕК), що забезпечують наочність зв'язку конструкція ↔ характеристики, необхідну для продуктивної розробки ЕК-пристроїв. Запропоновано та досліджено мікросмужкові об'ємні комбіновані ЕК-неоднорідності з хвильовим імпедансом майже втричі вищим, ніж в традиційних ЕК, що забезпечують високу зонну ефективність ЕК і дозволяють в повній мірі використати аподизацію для формування високої частотної вибірності таких структур. Запропоновано та досліджено високоімпедансні ЕК-неоднорідності з уповільненням хвилі до 3,5 раза, що на заданих частотах відповідає зменшенню розмірів ЕК-неоднорідностей, у порівнянні з відомими, приблизно у 1,9 раза. Розроблено методи структурної (амплітудної, фазової, крайової) аподизації ЕК на основі об'ємних неоднорідностей та нові види (імпедансну та адаптивну) аподизації ЕК, що враховують конструктивну складність об'ємних неоднорідностей та особливості взаємодії падаючого та відбитого полів в структурі ЕК. Розроблено та досліджено оригінальні конструкції ЕК-пристроїв з характеристиками різних типів на основі аподизованих ЕК, у тому числі адаптивно аподизований ЕК з розширеним діапазоном перестроювання.