يکي از زمينه هاي مهم و کاربردي در حوزه فيزيک انرژيهاي چگال ، توليد امواج مايکروويو از طريق گسيل الکتروني از يک ساختار کاتدي در يک تيوب خلاء، و دسته بندي و جهت مند کردن اين الکترونها تحت تاثير يک ميدان الکتريکي يا مغناطيسي مي باشد. مشهورترين روش ايجاد اين گسيل بسته به نوع تيوب خلاء و توان مايکرووي مورد نياز ، مي تواند به روش سرد ويا ترمويونيک باشد.معمولا طول موج اين امواج بين 1mmتا 1m و يا به عبارتي در بازه فرکانسي 0.3GHz تا 300GHz مي باشد. ارتباط تنگاتنگ بين مباحث مايکروويو، مخصوصا در توانهاي بسيار بالا با مباحث پلاسما موجب گرديده که بسياري از تحليلها و شبيه سازيها در هر دوزمينه مشترک باشند. تحليل PIC و FDTD و استفاده از روش هايي همچون مونت کارلو در طراحي تيوب خلاء از جمله اين موارد مشترک مي باشد.
اساسا سيستمهاي مايکروويو کاربردي، شامل يک مولد مايکروويو مانند تيوب خلاء و يک منتشرکننده مانند آنتن مي باشد که هر کدام به صورت جداگانه نياز به طراحي و بررسي داشته و پايه طراحي و ساخت يک سيستم کاربردي مايکروويو را تشکيل مي دهند. به دليل تفاوت در ماهيت روشهاي طراحي ، تحليل و شبيه سازي سيستم انتشار و مولد مايکروويو، لازم به نظر مي رسد که هر يک جداگانه مورد بررسي قرار گيرند.
در اين حوزه استفاده از فناوري هايي مانند کاتدها و مواد تشکيل دهنده آنها ، ميدانهاي الکتريکي و مغناطيسي پرشدت ، منابع تغذيه با توان و فرکانس بالا ، خط انتقال، سيستمهاي موجبري و ... اجتناب ناپذير مي باشد.
