Наукова робота у відділі проводиться за двома глобальними, взаємодоповнюючими науковими напрямками, загальне керівництво якими здійснює професор А.О. Кириленко:
- моделювання хвилеводних пристроїв та періодичних структур: від окремих програм до систем автоматичного моделювання та проектування;
- дослідження фізичних ефектів, явищ і закономірностей поширення хвиль у відкритих хвилепровідних та резонансних структурах із безперервним просторовим спектром.
В рамках першого напрямку здійснюється розробка математичних моделей і відповідних програмних кодів для аналізу хвилеводів з довільними гладкими межами та їх фрагментів. Виконано програмну реалізацію алгоритмів розрахунку спектрів власних хвиль об’єктів із кусково-координатними декартовими і циліндричними межами (методом часткових областей з урахуванням особливостей), а також гладкими межами (методом інтегральних рівнянь) і методу ступінчастої апроксимації в задачах про вузли із некоординатними межами. На основі методу узагальнених матриць розсіяння реалізовано організацію електродинамічної збірки при розрахунку складних хвилеводних об’єктів із урахуванням симетрії структур. Розрахунок, аналіз та синтез тривимірних систем доповнений градієнтною і ройовою оптимізаційними процедурами. На основі розроблених алгоритмів вирішено задачі проблемно-орієнтованого синтезу, аналізу та оптимізації композиційно складних антено-фідерних пристроїв поляризаційної та частотної селекції. При цьому як прикладні, так і фундаментальні дослідження стало можливим проводити в рамках єдиного програмного комплексу.
Характерною особливістю другого напрямку є використання (поряд з традиційними методами) нетрадиційного підходу до аналізу фізичних явищ у хвилеводних структурах та перфорованих екранах. Спектральна теорія відкритих хвилеводних резонаторів, що розроблена в ІРЕ НАНУ, успішно використовується для встановлення фізичної природи резонансних ефектів. У теперішній час вона успішно узагальнюється як на хвилеводні, так і на періодичні резонатори тривимірної (3D) геометрії. Важливо відзначити, що низка пристроїв, запропонованих співробітниками відділу, є результатом саме цілеспрямованих фізичних досліджень, і як наслідок, має фізично нові принципи роботи.