В 1933 г. С. И. Надененко в соавторстве с З. М. Хайкиным предложил антенну на кратные волны, получившую широкое распространение в практике КВ-радиосвязи. Схема фидерного устройства антенны на кратные волны сыграла большую роль в развитии диапазонных, а позже и телевизионных антенн. С. И. Надененко разработаны диапазонные многовибраторные антенны, основанные на принципе параллельного питания синфазных вибраторов.
Важнейшим достижением С. И. Надененко стало изобретение в 1937 г. диапазонной антенны — симметричного горизонтального вибратора большого диаметра с открытым двухпроводным фидером, известного теперь под названием диполя Надененко. Такая антенна имеет малое волновое сопротивление, из-за чего ее входное сопротивление в широком диапазоне волн мало зависит от длины волны. Это обеспечивает хорошее согласование с питающим фидером более чем в двукратном диапазоне волн без перестройки. Эта антенна получила широкое распространение в профессиональной и специальной радиосвязи.
С. И. Надененко — автор диапазонной остронаправленной антенны с апериодическим зеркалом. Значительную роль сыграли его работы в области средневолновых антенн.
Сергей Иванович Надененко автор свыше 40 научных работ, 12 авторских свидетельств и монографии «Антенны», в которой обобщены результаты его многолетней деятельности в области антенн.