Розвинуто нелінійну тривимірну теорію комбінованих електронно-хвильових систем О-типу з урахуванням релятивістських швидкостей електронів, неоднорідного магнітостатичного поля, що фокусує електронний потік, багатошарової структури пучка заряджених частинок та інших факторів, які безпосередньо впливають на характеристики приладів мм- та субмм-діапазону. Досліджено вплив поперечної взаємодії та секціонування електродинамічної системи на ефективність нерезонансної електронно-хвильової системи. Встановлено умови підвищення коефіцієнта підсилення під час застосування багатошарового електронного потоку з лінійним розподілом швидкостей парціальних пучків та нахиленого фокусувального магнітного поля. Встановлено закономірності параметричного впливу неоднорідності магнітного фокусувального поля на резонансні характеристики синхронізованої коливальної системи.

Розглянуто теоретичні основи створення багатовимірних моделей нелінійної електронно-хвильової взаємодії в електровакуумних резонансних приладах з тривалою взаємодією, що працюють в міліметровому та субміліметровому діапазонах. На основі самоузгодженого підходу до аналізу взаємодії електронного потоку з електромагнітним полем отримано вихідну систему інтегро-диференціальних рівнянь з урахуванням просторового розподілу індукції фокусувального магнітостатичного поля. Досліджено вплив неоднорідного фокусувального поля на основні енергетичні та частотні характеристики приладів. Визначено значення параметрів системи, для яких відбувається підвищення ефективності електронно-хвильової взаємодії через застосування неоднорідного або нахиленого магнітостатичного поля в генераторах розглянутого типу.