Теоретически и экспериментально исследована нелинейная динамика процессов в СВЧ генераторах на диодах Ганна. Показана возможность возникновения хаотических колебаний при напряжениях смещения, в несколько раз превышающих пороговое. Исследован режим многочастотной генерации в диодах Ганна, объяснено появление в рабочей полосе частот спектральных компонент, нe связанных целочисленными соотношениями между собой. Экспериментально обнаружен и исследован эффект синхронизации мод при воздействии на генератор внешним сигналом на частоте субгармоники высокой кратности Одной из составляющих спектра. Установлена возможность существования явления гистерезиса в синхронизированном СВЧ генераторе на диоде Ганна как на верхнем, так и на нижнем частотном краю полосы синхронизации, что позволяет сделать заключение о том, что при различных режимах работы нелинейная составляющая реактивности диода, зависящая от амплитуды сигнала, может иметь не только индуктивный, но и емкостной характер. Исследована динамика изменения формы огибающей выходного сигнала при работе генератора в режиме биений, показана возможность использования такого режима в качестве эффективного метода амплитудной модуляции.