Au cours des dernières décennies, l’industrie de la micro-électronique a connu une large démocratisation de l’utilisation des applications de télécommunication. L’amélioration des procédés de conception et de fabrication ont permis de produire des circuits analogiques, mixtes et radiofréquences complexes et hautes performances pour ces applications. Toutefois, le coût de test de ces circuits intégrés représente encore une large part du coût de fabrication. En effet, très souvent, tester des fonctions analogiques ne se résume pas à un test fonctionnel mais signifie mesurer les spécifications du circuit. Ces mesures nécessitent l’utilisation d’instruments dédiés bien plus couteux que les ressources numériques disponibles sur un équipement de test industriel standard. Une des spécifications essentielle mais couteuse à caractériser pour les circuits RF est le niveau de bruit de phase. La technique actuellement utilisée en industrie consiste à capturer le signal à l’aide d’un canal testeur analogique équipé d’un convertisseur analogique-numérique hautes performances ; une transformée de Fourier est alors appliquée sur le signal numérisé et le bruit de phase est mesuré sur le spectre résultant. L’approche proposée dans cette thèse consiste à réaliser la mesure de bruit de phase en n’utilisant que des ressources digitales faible coût. L’idée fondamentale consiste à réaliser la capture 1-bit du signal analogique avec un canal numérique standard et à développer des algorithmes de post-traitement dédiés permettant de retrouver l’information relative au bruit de phase à partir d’une évaluation des temps de passages à zéro du signal. Deux méthodes sont présentées. La première méthode est basée sur une estimation de la fréquence instantanée du signal et une analyse de la dispersion induite par le bruit de phase. Cette méthode impose une contrainte forte quant à la fréquence d’échantillonnage à utiliser et s’est révélée sensible au bruit d’amplitude, limitant la gamme de mesures possibles. Une seconde méthode est alors proposée afin de s’affranchir de ces limitations. A partir de la capture binaire du signal analogique, une reconstruction de la phase instantanée du signal est réalisée, puis filtrée puis caractérisée grâce à un outil usuel d’évaluation de stabilité fréquentielle : la variance d’Allan. Cette technique, robuste au bruit d’amplitude et au jitter, peut être paramétrée et permet une caractérisation efficace du bruit de phase sans contrainte fondamentale. En plus des simulations, ces techniques font l‘objet d’une étude stochastique et sont validées expérimentalement sur différents types de signaux à mesurer – générés artificiellement ou provenant de puces sur le marché – et avec différentes conditions mesures – sur oscilloscope ou sur testeur industriel, en laboratoire et en production –. Une implémentation sur puce est aussi proposée et validée avec un prototype sur FPGA. / In recent decades, the microelectronics industry has experienced a wide democratization of the use of telecommunication applications. The improved process design and manufacturing have produced complex and high performance analog, mixed and radio frequency circuits for these applications. However, the test cost of these integrated circuits still represents a large part of the manufacturing cost. Indeed, very often, analog testing is not just a functional test but needs measurements for specification validations. These measurements require the use of dedicated instruments expensive resources on standard industrial test equipment.One of the essential but costly specifications to validate in RF circuitry is the phase noise level. The currently used industrial technique consists in capturing the signal from the circuit under test using an RF tester channel equipped with a high performance analog to digital converter; a Fourier transform is then applied to the digitized signal and the phase noise is measured on the resulting spectrum.The approach proposed in this thesis is to achieve the phase noise measurement using solely digital low-cost resources. The basic idea is to perform 1-bit capture of the analog signal with a standard digital channel and develop post-processing algorithms dedicated for phase noise evaluation from the zero-crossings of the signal.Two methods are presented. The first method is based on an estimate of the instantaneous signal frequency and an analysis of their dispersion induced by phase noise. This method imposes a strong constraint on the sampling frequency to be used and proved to be sensitive to noise amplitude, limiting the range of possible measures. A second method is then proposed to overcome these limitations. From the binary capture of the analog signal, a reconstruction of the instantaneous phase of the signal is carried out, then filtered and characterized by a common tool of frequency stability assessment: the Allan variance. This technique, robust to amplitude noise and jitter, can be parametrized and enables efficient characterization of phase noise without fundamental constraint.In addition to the simulations, these techniques are subject to a stochastic study and are validated experimentally on different types of signals to be measured - artificially generated or from chips on the market - and with different measuring instruments - on oscilloscope or industrial tester, in laboratory and on a production line-. An On-chip implementation is also proposed and validated with a FPGA prototype.

Cette thèse étudie la possibilité d'appliquer les techniques de modulations multiporteuses de type OFDM dans les futurs systèmes de communications par satellite. Elle traite notamment du problème de synchronisation au niveau récepteur pour les systèmes de diffusion par satellite en bande Ka. L'objectif est de proposer une structure de réception ayant besoin du moins de ressources possibles pour synchroniser afin d'optimiser l'efficacité spectrale du système et obtenir un gain par rapport à un système monoporteuse. Une première partie du travail consiste à proposer et valider la structure de synchronisation. Ses performances en termes d'efficacité spectrale sont ensuite évaluées et comparées avec celles du DVB-S et du DVB-S2. Pour finir une étude de la complexité calculatoire de la structure proposée est menée. Les sources d'erreurs de synchronisation ayant été identifiées et leur impact sur les performances du système évalué, il s'avère que, mis à part l'erreur de fréquence horloge, les autres erreurs de synchronisation doivent être estimées et corrigées. La transmission en mode continu dans un système de diffusion par satellite permet l'utilisation d'une structure bouclée de type Non-Data-Aided en réception pour corriger les erreurs de synchronisation. Ceci évite l'utilisation de pilotes et permet ainsi d'améliorer l'efficacité spectrale du système. Cependant, cette structure de type aveugle nécessite une première étape de synchronisation grossière afin de limiter les interférences intersymboles et inter-porteuses pouvant conduire à une non convergence des boucles. Le procédé de synchronisation global s'effectue donc en deux étapes : une étape de synchronisation grossière utilisant l'intervalle de garde et quelques pilotes, suivie d'une étape de synchronisation plus fine utilisant des boucles de type Non-Data-Aided. L'étape de synchronisation grossière est dimensionnée (durée de l'intervalle de garde et nombre de pilotes) pour atteindre les performances d'estimation nécessaires à la convergence des boucles de la structure de synchronisation fine, tout en optimisant l'efficacité spectrale. L'efficacité spectrale obtenue est comparée avec celle des systèmes DVB-S et DVB-S2. Les performances de l'étape de synchronisation fine, en termes de dégradation du taux d'erreur binaire due aux erreurs de synchronisation, sont évaluées en l'absence puis en présence de bruit de phase. Les points de fonctionnement de la structure proposée sont donnés en utilisant les gabarits de bruit de phase des normes DVB-S2 et DVB-SH. Un gabarit de bruit de phase de Wiener conduisant aux gigues acceptées par le DVBS2 à l'entrée du décodeur est établi. Le temps d'accrochage, ainsi que la complexité calculatoire, de la structure proposée sont également évalués. / This thesis studies the applicability of OFDM techniques for future satellite telecommunications systems. In particular, he treats the synchronization problem at the receiver for satellite broadcasting systems in Ka band. The system uses QAM modulation with M phase stages and works in continuous mode, at small signal to noise ratio (typically at Eb/N0 = 0dB). The main objective of this thesis is to propose a receiver synchronization structure using as least resources as possible in order to optimize spectral efficiency. Two studies are carried out. The first study consists of proposing and validating a synchronization structure in the aim of optimizing spectral efficiency. The second study evaluates the performance of this structure then, compares it with existing standards such as DVB-S and DVB-S2 in terms of spectral efficiency. For first study, synchronization errors have been identified and their impact on system performance evaluated. These results prove that excepting clock frequency error, other synchronization errors have to be estimed and corrected. The transmission in continuous mode for fixed satellite broadcasting system allows the use of NDA (Non-Data-Aided) loop structure in order to avoid the use of pilots, then improve spectral efficiency. However, these algorithms need a coarse synchronization stage in order to limit interference terms. So, the synchronization includes a coarse stage in order to limit interference terms and a finer stage in order to improve system performance. For coarse synchronization stage, simulation results prove that algorithms using guard interval give better performance than whom using pilots. The second study evaluates performance of the proposed structure. In coarse synchronization stage, this evaluation allows to specify guard interval length then, calculate and compare system performance in terms of spectral efficiency with its in DVB-S and DVB-S2 standards. Then, performance evaluation of fine synchronization stage allows to calculate degradations of the proposed structure in the absence and in presence of phase noise models, one of important parameters in a telecommunications system. This stage allows not only to define operating points of the proposed structure in presence of phase noise models in existing standards but also to define phase noise mask of Wiener model supported by this structure. Finally, a study on the hanging time of the proposed structure allows to evaluate the time neccesary to this structure, based on blind algorithms, to be converged. Another study also evaluates the complexity of this structure. This study shows that the synchronization structure proposed in this thesis uses little resources both in terms of spectral efficiency and number of calculations.

L'objectif de ce travail est d'étudier la possibilité d'étendre les formats de modulation utilisés actuellement en télécommunications optiques par solitons. Face aux techniques classiques de modulation d'intensité, multiplexage temporel, et multiplexage en longueur d'onde, largement répandues dans de tels systèmes, nous avons réalisé un démonstrateur basé sur les retards optiques et la modulation de phase différentielle. Cette modulation s'apparente à un codage cohérent, c'est à dire que l'information est codée dans la phase optique des solitons transmis. De plus, l'utilisation de retards optiques nous fournit un moyen naturel de multiplexage / démultiplexage tout optique. Cette technique nous a permis d'explorer les effets propres à la phase dans la propagation de solitons sur une liaison amplifiée. Nous avons donc réalisé une source soliton basée sur la commutation de gain d'un laser semiconducteur et la compression linéaire au moyen d'un réseau de Bragg chirpé photoinscrit. Afin d'évaluer les performances du système proposé, nous avons ensuite étudié la stabilité de la phase d'un soliton face au bruit des amplificateurs optiques de manière théorique. L'expression analytique obtenue a été validée par des simulations numériques basées sur la méthode split-step Fourier. Cette étude nous a permis de mettre en évidence l'effet bénéfique du filtrage en ligne sur la stabilité de la phase. Enfin, nous avons réalisé un démonstrateur mettant en pratique le format de modulation proposé. Celui-ci comporte un unique dispositif pour simuler le codeur et le décodeur, et la propagation sur de longues distances est étudiée grâce à une boucle de recirculation. La gigue de phase mesurée correspond assez bien aux estimations théoriques.

Ce mémoire présente la mise en oeuvre d'oscillateurs haute stabilité et pureté spectrale pour les applications en bande X qui imposent de disposer de résonateurs à fort coefficients de qualité compatibles avec les électroniques d'asservissement développées par les partenaires du projet NOVAE. Notre approche consiste à privilégier la réalisation de résonateurs à modes harmoniques aussi appelés HBAR (High-overtone Bulk Acoustic Resonator) alliant l'intérêt des couches minces piézoélectriques pour l'excitation de résonances hautes fréquences et la propagation d'ondes acoustiques dans les milieux de haute qualité cristalline. Des résonateurs HBAR à base de LiNbO3/LiNbO3 mais aussi LiNbO3/Saphir ont été ainsi mis en boucle d'oscillation sur la base d'un montage de Colpitts, et leur bruit de phase mesuré puis comparé à celui d'oscillateurs stabilisé par résonateurs à ondes de surface commercialement disponible. On montre ainsi que les très forts coefficients de qualité mesurés pour la solution niobate-sur-niobate permettent d'atteindre des niveaux de bruit comparable à voire meilleur que ceux obtenus avec les résonateurs à ondes de surface. Le manuscrit montre l'intérêt des résonateurs à ondes de volume harmoniques (HBAR) en termes de facilité de mise en oeuvre et de qualilté des résonances obtenues pour des modes d'ordre élevé. Nous avons ainsi pu montrer qu'il était raisonnablement simple d'atteindre la bande des 1,5 GHz avec des coefficients de qualité élevés (supérieur à 10000) pour des couplages ne dépassant toutefois pas quelques pour mille.

La fibre optique constitue une alternative sérieuse au câblage coaxial classique pour de nombreuses applications analogiques. En effet, outre son diamètre et sa masse beaucoup plus faible, elle ne perturbe pas les dispositifs électriques et elle assure une excellente isolation du signal véhiculé. Dans le cadre de notre étude, l'application principalement visée est la distribution par fibre optique de signaux de référence de fréquence dans les différents sous systèmes d'un satellite de télécommunications. D'autres applications possibles sont l'alimentation et le contrôle d'une antenne sol et l'accès aux divers éléments d'une antenne active. Toutefois, la liaison optique doit respecter certaines contraintes vis à vis de la qualité du signal véhiculé, en particulier en termes de bruit. Le travail présenté dans ce mémoire traite de l'optimisation en bruit de phase de liaisons optiques destinées à la diffusion d'un signal de référence de fréquence. Le problème de l'émetteur (le laser) est présenté, mais c'est surtout au niveau du récepteur que des concepts originaux ont été développés. En particulier l'approche photo-oscillateur, c'est à dire un oscillateur synchronisé par l'onde optique modulée, a été utilisée pour réaliser différents récepteurs à des fréquences de 10 MHz, 874.2 MHz et 3.5 GHz. L'intérêt de cette approche réside dans le filtrage naturel du bruit de phase loin de la porteuse et dans la puissance de sortie constante délivrée par le photo-oscillateur. Dans le cas de l'application à 10 MHz il s'agissait de transmettre des signaux d'oscillateurs ultra-stables en conservant au mieux leurs caractéristiques spectrales. Les autres applications (à 874.2 MHz et 3.5 GHz) étaient moins critiques vis à vis de la pureté spectrale. Elles ont permis de tester les approches, et les composants les plus appropriés pour leur mise en Suvre.

Ce mémoire présente le développement et la mesure d'oscillateurs micro-ondes à haute pureté spectrale basés sur la combinaison d'un résonateur saphir et d'un amplificateur faible bruit de phase (à transistors SiGe). Les applications de ces sources sont les systèmes radar de haute sensibilité et la métrologie temps-fréquence.\\<br />Le résonateur saphir (Al$_{2}$O$_{3}$), dans lequel sont excités des modes électromagnétiques d'ordre élevé dits modes de galerie, permet l'obtention de forts coefficients de surtension (de l'ordre de 2.10$^{5}$ à température ambiante). Différentes techniques de couplage de ces modes sont présentées ainsi qu'une méthode efficace pour privilégier le mode désiré. S'appuyant sur des modèles précis, l'utilisation d'une cavité originale sur laquelle est directement embarquée une électronique de régulation de haute-précision permet de réduire à -0,05 ppm/K la sensibilité de la fréquence du cristal aux variations de température ambiante. Un oscillateur construit avec ce résonateur optimisé présente une instabilité relative de fréquence de 4.10$^{-11}$ sur un temps d'intégration de 1s.\\<br />Parallèlement, nous présentons un modèle non-linéaire et en bruit très précis d'amplificateurs à base de transistors SiGe permettant de simuler et optimiser les performances en bruit de phase de ces composants. Des amplificateurs originaux multi-étages, utilisés en bande X, sont étudiés, conçus et caractérisés. Des paliers de bruit de l'ordre de - 165 dB.rad$^{2}$/Hz à 10 kHz de la porteuse sont mesurés.\\<br />En bande C, les oscillateurs développés présentent des performances en bruit de phase de -135 dB.rad$^{2}$/Hz à 1 kHz de la porteuse. Ce résultat consitue l'état de l'art mondial dans cette bande de fréquence. En bande X, les sources réalisées présentent un bruit de phase de -160 dB.rad$^{2}$/Hz à 100 kHz de la porteuse et de -145 dB.rad$^{2}$/Hz à 10 kHz de la porteuse. Pour de faibles fréquences de Fourier, ces performances sont améliorées de 40 dB en refroidissant le résonateur à 77K. \\

Les oscillateurs sont des blocs qui figurent dans presque tous les circuits. En effet,ils sont utilisés pour générer les signaux de synchronisation (les horloges), les signauxmodulés et démodulés ou récupérer des signaux noyés dans du bruit (détection synchrone).Les caractéristiques de ces oscillateurs dépendent de l'application. Dans le cas des boucles àverrouillage de phase (PLL), il existe de fortes exigences en matière de stabilité et de bruitde phase. En outre, face aux avancées des technologies nanométriques, il est égalementnécessaire de prendre en compte les effets liés à la variabilité des procédés de fabrication.Aujourd'hui, de nombreuses études sont menées sur les oscillateurs asynchrones en anneauqui présentent des caractéristiques bien adaptées à la gestion de la variabilité et qui offrentune structure appropriée pour limiter le bruit de phase. A ce titre, les anneaux asynchronessont considérés comme une solution prometteuse pour générer des horloges.Cette thèse étudie les avantages et les potentiels offerts par les oscillateursasynchrones en anneau. Deux applications principales ont été identifiées. D'une part, cesoscillateurs sont une solution prometteuse pour la génération d'horloges polyphasées àhaute fréquence et à faible bruit de phase. D'autre part, ils constituent une alternativesimple, dans une certaine mesure aux oscillateurs plus conventionnels et aux DLLs, car ilssont programmables en fréquence numériquement et sont susceptibles de fournir lesfonctionnalités d'arrêt de type gated clock de façon native. Plusieurs oscillateurs ont étéconçus, implémentés, fabriqués en technologie CMOS 65 nm de STMicroelectronics et,finalement, caractérisés sous pointes. Ces travaux ont notamment permis de démontrer lapertinence de ces oscillateurs, qui constituent une alternative sérieuse aux très classiquesoscillateurs en anneau à base d'inverseurs.

Les oscillateurs sont des blocs qui figurent dans presque tous les circuits. En effet,ils sont utilisés pour générer les signaux de synchronisation (les horloges), les signauxmodulés et démodulés ou récupérer des signaux noyés dans du bruit (détection synchrone).Les caractéristiques de ces oscillateurs dépendent de l'application. Dans le cas des boucles àverrouillage de phase (PLL), il existe de fortes exigences en matière de stabilité et de bruitde phase. En outre, face aux avancées des technologies nanométriques, il est égalementnécessaire de prendre en compte les effets liés à la variabilité des procédés de fabrication.Aujourd'hui, de nombreuses études sont menées sur les oscillateurs asynchrones en anneauqui présentent des caractéristiques bien adaptées à la gestion de la variabilité et qui offrentune structure appropriée pour limiter le bruit de phase. A ce titre, les anneaux asynchronessont considérés comme une solution prometteuse pour générer des horloges.Cette thèse étudie les avantages et les potentiels offerts par les oscillateursasynchrones en anneau. Deux applications principales ont été identifiées. D’une part, cesoscillateurs sont une solution prometteuse pour la génération d’horloges polyphasées àhaute fréquence et à faible bruit de phase. D’autre part, ils constituent une alternativesimple, dans une certaine mesure aux oscillateurs plus conventionnels et aux DLLs, car ilssont programmables en fréquence numériquement et sont susceptibles de fournir lesfonctionnalités d’arrêt de type gated clock de façon native. Plusieurs oscillateurs ont étéconçus, implémentés, fabriqués en technologie CMOS 65 nm de STMicroelectronics et,finalement, caractérisés sous pointes. Ces travaux ont notamment permis de démontrer lapertinence de ces oscillateurs, qui constituent une alternative sérieuse aux très classiquesoscillateurs en anneau à base d’inverseurs. / Oscillators are essential building blocks in many applications. For instance, they arebasic blocks in almost all designs: they are part of PLLs, clock recovery systems andfrequency synthesizers. The design of a low phase-noise multi-phase clock circuitry isespecially crucial when a large number of phases is required. There are plenty of workscovering the design of multiphase clocks. High frequency oscillators can be implementedusing ring structures, relaxation circuits or LC circuits. Ring architectures can easily providemultiple clocks with a small die size. With the advanced nanometric technologies, it is alsorequired to deal with the process variability, stability and phase noise. Today many studiesare oriented to Self-Timed Ring (STR) oscillators which present well-suited characteristicsfor managing process variability and offering an appropriate structure to limit the phasenoise. Therefore, self-timed rings are considered as promising solution for generatingclocks.This thesis studies the benefits and potential offered by Self-Timed Ring oscillators.Two main applications have been identified. On the one hand, these oscillators are apromising solution for the generation of high-frequency multi-phase low phase noise clocks.On the other hand, they are a simple alternative to some extent to the conventionaloscillators and DLLs, because they are digitally programmable. Several oscillators havebeen designed, implemented, manufactured in 65 nm CMOS technology fromSTMicroelectronics, and characterized. This work has demonstrated the relevance of theseoscillators, which are a serious alternative to the conventional ring oscillators based oninverters.

Les capteurs de type MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) sont des microsystèmes mettant en œuvre différents domaines de la physique (électronique, mécanique, chimie, optique,...) et permettant de mesurer différentes grandeurs physiques (accélération, pression, température...). Parmi ces micro-capteurs, les MEMS vibrants se caractérisent par leur structure présentant un micro-résonateur mis en vibration à sa fréquence de résonance et la variation de cette fréquence est représentative du mesurande. Cette thèse s'intéresse principalement à analyser et identifier les limites de résolution fréquentielle de ces capteurs vibrants en effectuant une modélisation multiphysique. Dans un premier temps, nous avons modélisé le comportement multiphysique d'un capteur MEMS vibrant en détaillant trois types de transduction (piézoélectrique, électrostatique et optique). La seconde partie a permis de valider les équations développées en se basant sur les simulations sous Cadence (langage multiphysque Verilog-A) et en les validant par des mesures expérimentales. La dernière partie traite de l'optimisation d'un micro-accéléromètre de type VIA (Vibrating Inertial Accelerometer) et l'étude de l'annulation des non linéarités permettant d'améliorer la résolution d'un capteur MEMS vibrant / MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) sensors are micro-systems implementing various fields of physics (electronical, mechanical, chemical, optical, ...) and measuring various physical quantities (acceleration, pressure, temperature ...). The vibrating MEMS are characterized by a micro-resonator vibrating at its resonant frequency. The frequency variation is proportional to the measurand. This thesis is concerned with analyzing and identifying the frequency resolution limits of these vibrating sensors by performing multiphysics modeling. The first step is to model the multiphysics behavior of a vibrating MEMS sensor with three transduction types (piezoelectrical, electrostatical and optical). Secondly, the equations developed are validated, based on simulations with Cadence (multiphysique language Verilog-A) and their comparaison with experimental measurements. The last section presents the micro-accelerometer VIA (Vibrating Inertial Accelerometer) optimization and the nonlinearities cancellation study for improving the resolution of vibrating MEMS sensor

Les progrès sur la technologie électronique pendant les dernières années avaient permis l’utilisation des techniques numériques dans la métrologie de temps et fréquence où bas bruit et haute précision sont nécessaires. Ces techniques génèrent systèmes plus flexibles pour l’implémentation et pour la configuration. De cette façon, c’est possible d’obtenir systèmes de mesure avec capacités étendues, fonctionnalités ajoutées et plus facile ad utiliser.Les convertisseurs analogique-numérique (ADCs) et numérique-analogique (DACs), considérée comme l’interface avec le monde analogique, représentent la limite de la performance du système en termes de bruit. De plus, en général, les plateformes commerciales basées sur FPGA sont cadencées par un oscillateur à quartz dont précision et stabilité de fréquence ne sont pas adapté pour plupart des applications de temps e fréquence. Dans ce cas, c’est possible d’utiliser le Phase Locked Loop (PLL) intégré dans la FPGA pour générer l’horloge du système à partir d’une référence de fréquence externe. Cependant, en considérant que le bruit de phase du PLL pourrait dégrader la stabilité de la référence et ainsi limiter la performance d’entier système, le PLL devient un composant critique pour l’instrumentation numérique. L’information disponible actuellement dans la littérature décrit en détail les spécifications de ces composants a offset de fréquence loin de la porteuse. Cependant, l’information proche à la porteuse est une préoccupation plus importante pour les applications de temps et fréquence.Dans ce cadre, ma thèse de doctorat est concentrée sur l’étude des limitations des composants critiques de l’instrumentation numérique pour la métrologie de temps et fréquence. L’objectif est de caractériser le bruit introduit par ces composants et ainsi obtenir un modèle que permettra de prédire leurs effets sur une application spécifique. On propose une méthode pour extraire les paramètres des modelés lequel est testé et validé sur la plateforme commercial Red Pitaya. Cette plateforme est une open source embedded system dont résolution et vitesse (14 bit, 125 MSps) sont raisonnablement proche de l’état de l’art des ADCs et DACs (16 bit, 350 MSps or 14 bit, 1 GSps/3GSPs) et c’est potentiellement suffisant pour l’implémentation de un instrument complet. Les résultats de la caractérisation conduisent aux limitations de la plateforme et donnent une directrice pour le design de l’instrument.Basé sur les résultats obtenus de la caractérisation du bruit, l’implémentation de un instrument numérique pour le transfert de fréquence par fibre optique est été réalisée sur la plateforme Red Pitaya. Dans ce projet, une implémentation numérique pour la détection et compensation du bruit de phase induit par la fibre est proposé. Sur la base des résultats de la caractérisation, il était prévu une limitation de la mesure du bruit de phase donnée par le PLL. Les premières mesures de cette implémentation ont été réalisées sur un lien de fibre de 150 km + 150 km placées dans les mêmes câbles entre l'INRiM (Turin) et le Laboratoire Souterrain de Modane (LSM) à la frontière Italie-France. A partir de ces résultats, le bruit introduit par le système numérique a été vérifié en accord avec les résultats de la caractérisation. Additionnel tests et améliorations seront effectués pour avoir un système capable d’être utilisé sur le lien italien pour la fréquence et le temps de Turin à Florence qui est longue de 642 km et à son extension dans le reste de l'Italie prévue dans le prochain avenir.Actuellement, une plateforme plus performante est en cours d'évaluation, à travers les techniques et concepts développés au cours de la thèse. Ce projet a pour but l’implémentation d'un phasemètre à l’état de l’art de la technologie dont l'architecture est basée sur le DAC. La caractérisation du DAC est en cours de développement et les mesures préliminaires sont également rapportées ici. / Improvements on electronic technology in recent years have allowed the application of digital techniques in time and frequency metrology where low noise and high accuracy are required, yielding flexibility in systems implementation and setup. This results in measurement systems with extended capabilities, additional functionalities and ease of use.The Analog to Digital Converters (ADCs) and Digital to Analog Converters (DACs), as the system front-end, set the ultimate performance of the system in terms of noise. Moreover, most commercial platforms based on FPGA are clocked by quartz oscillators whose accuracy and frequency stability are not suitable for many time and frequency applications. In this case, it is possible to take advantage of the internal Phase Locked Loop (PLL) for generating the internal clock from an external frequency reference. However, the PLL phase noise could degrade the oscillator stability thereby limiting the entire system performance becoming a critical component for digital instrumentation. The information available currently in literature, describes in depth the features of these devices at frequency offsets far from the carrier. However, the information close to the carrier is a more important concern for time and frequency applications.In this frame, my PhD work is focused on understanding the limitations of the critical blocks of digital instrumentation for time and frequency metrology. The aim is to characterize the noise introduced by these blocks and in this manner to be able to predict their effects on a specific application. This is done by modeling the noise introduced by each component and by describing them in terms of general and technical parameters. The parameters of the models are identified and extracted through the corresponding method proposed accordingly to the component operation. This work was validated by characterizing a commercially available platform, Red Pitaya. This platform is an open source embedded system whose resolution and speed (14 bit, 125 MSps) are reasonably close to the state of the art of ADCs and DACs (16 bit, 350 MSps or 14 bit, 1 GSps/3GSPs) and it is potentially sufficient for the implementation of a complete instrument. The characterization results lead to the noise limitations of the platform and give a guideline for instrumentation design techniques.Based on the results obtained from the noise characterization, the implementation of a digital instrument for frequency transfer using fiber link was performed on the Red Pitaya platform. In this project, a digital implementation for the detection and compensation of the phase noise induced by the fiber is proposed. The beat note, representing the fiber length variations, is acquired directly with a high speed ADC followed by a fully digital phase detector. Based on the characterization results, it was expected a limitation in the phase noise measurement given by the PLL. First measurements of this implementation were performed using the 150 km-long buried fibers, placed in the same cables between INRiM and the Laboratoire Souterrain de Modane (LSM) on the Italy-France border. The two fibers are joined together at LSM to obtain a 300 km loop with both ends at INRiM. From these results the noise introduced by the digital system was verified in agreement with characterization results. Further test and improvements will be performed for having a finished system which is intended to be used on the Italian Link for Frequency and Time from Turin to Florence that is 642-km long and to its extension in the rest of Italy that is foreseen in the next future.Currently, a higher performance platform is under assessment by applying the tools and concepts developed along the PhD. The purpose of this project is the implementation of a state of the art phasemeter whose architecture is based on the DAC. The DAC characterization is under development and preliminary measurements are reported here.