La nouvelle génération de sondeurs multifaisceaux (SMF) utilise des signaux modulés en fréquence (FM) afin d'accroître l'énergie émise dans le milieu (via la durée des impulsions) tout en gardant une bonne résolution grâce à la compression d'impulsion (filtrage adapté). Ceci permet d'accroitre le rapport signal à bruit et la portée des systèmes. Cependant, les niveaux de performance atteints ne sont pas ceux espérés, et la mesure bathymétrique apparait même paradoxalement plus bruitée. Cette observation a été faite sur plusieurs systèmes de constructeurs différents (ResonTM Seabat 7150, KongsbergTM EM 122, 302 et 710). Les travaux entrepris dans cette thèse ont donc pour objectif d'examiner différentes causes d'incertitude de mesure lors de l'utilisation de signaux modulés. La première interprétation émise est liée à la présence de l'effet Doppler (causé par le mouvement des antennes fixées sur le porteur subissant les mouvements de roulis, tangage, lacet et pilonnement). Une étude de cet effet a donc été menée selon deux aspects : biais et statistique de mesures, s'appuyant sur modèles et simulations. Il a été conclu cependant que l'effet Doppler ne permet pas d'expliquer de manière satisfaisante les baisses de performance observées (les biais de mesures étant déjà pris en compte et corrigé, et les baisses de performance en terme de variance insuffisantes). Une seconde interprétation est basée sur la présence de lobes secondaires lors de la compression d'impulsion qui contribuent comme un bruit, et décorrèle les signaux interférométriques (baseline decorrelation-décorrélation angulaire). Cette dernière a été démontrée comme étant la cause principale de dégradation de la mesure bathymétrique lors de l'utilisation de signaux modulés. Enfin le travail a permis de proposer différentes solutions réalistes en terme de forme de signal émis ou de filtrage afin de réduire les impacts des lobes secondaires (modèle théorique, simulations et mises en oeuvre et testées in situ pour certaines).