La présente invention concerne un procédé et un dispositif de mesure haute précision de la fréquence instantanée d'une modulation linéaire de fréquence d'un signal. BR/ Le signal modulé linéairement en fréquence est envoyé dans un discriminateur de phase à ligne à retard (1) qui réalise le battement du signal modulé avec ce même signal retardé. Selon l'invention, le signal de battement résultant est numérisé par un circuit de codage numérique (4), puis démodulé vectoriellement par un circuit de démodulation vectorielle (5). Un dispositif (6) permet l'extraction de la phase de battement de la non-linéarité à partir des signaux issus de la démodulation vectorielle (5). Un dispositif (7) permet alors de reconstituer, à partir de la phase de battement, la fréquence instantanée de modulation. BR/ L'invention s'applique notamment aux radars à ondes continues à modulation linéaire de fréquence.