Ce travail concerne la caractérisation et l'analyse des phénomènes de distorsions d'enveloppes dans les amplificateurs de puissance lorsqu'ils sont excités par des modulations complexes. Le formalisme d'enveloppe complexe, les caractéristiques principales de divers signaux modulés, les critères de distorsions engendrés par les amplificateurs non linéaires, ainsi que les principaux moyens de caractérisation fonctionnelle sont abordés dans ce mémoire. Un banc de mesure calibré vectoriellement a été développé afin de générer et de mesurer les enveloppes complexes associées à des signaux modulés RF aux accès d'amplificateurs de puissance sous test. L'architecture du banc de mesure, sa procédure de calibrage et le traitement du signal utilisé pour la correction des mesures reliant le plan de mesure au plan du dispositif sous test, sont détaillés. La connaissance parfaite des enveloppes complexes aux accès d'un dispositif sous test, permet le développement d'applications associées au banc. Une première application est la caractérisation en linéarité d'amplificateur excité par un signal multiporteuse selon le critère du Noise Power Ratio (NPR). Une comparaison entre des stimuli NPR provenant de sources analogiques (banc de mesure classique) et de source numérique (le nouveau banc) est menée. Cela permet de conclure sur le gabarit spectral (nombre de porteuse) des générations de stimuli pour une bonne caractérisation en NPR. Une seconde application consiste à utiliser les enveloppes complexe mesurées d'un amplificateur afin d'en déduire un modèle comportemental (boite noire). Une extension au gain complexe est alors proposée. La fonction de description non linéaire est approximée par réseaux de neurones. Ce nouveau modèle tient compte d'effets mémoire à court terme et constitue une avancée significative dans la prédiction des signaux modulés RF.