Academic literature on the topic 'Bandes interdites de vibrations'

Theoretical model for vibrational interactions in the hydrogen bonds in molecular crystals with four molecules forming two centrosymmetric dimers in the unit cell is presented. The model takes into account anharmonic-type couplings between the high-frequency N-H(D) and the low-frequency N•••O stretching vibrations in each hydrogen bond, resonance interactions (Davydov coupling) between equivalent hydrogen bonds in each dimer, resonance interdimer interactions within an unit cell and Fermi resonance between the N-H(D) stretching fundamental and the first overtone of the N-H(D) in-plane bending vibrations. The vibrational Hamiltonian, selection rules, and expressions for the integral properties of an absorption spectrum are derived. The model is used for theoretical simulation of the νs stretching bands of 1-methylthymine and its ND derivative at 300 K. The effect of deuteration is successfully reproduced by our model.

La dégradation thermique du PEEK a été étudiée à l’état caoutchoutique dans de larges intervalles de température (entre 180 et 320 °C) et de pression partielle d’oxygène (entre 0,21 et 50 bars). Tout d’abord, les mécanismes de vieillissement thermique ont été analysés et élucidés par spectroscopie IRTF et par calorimétrie différentielle (DSC) sur des films de PEEK suffisamment minces (entre 10 et 60 μm d’épaisseur) pour s’affranchir totalement des effets de la diffusion d’oxygène. L’oxydation se produit sur les cycles aromatiques provoquant la croissance de cinq nouvelles bandes d’absorption IR centrées à 3650, 3525, 1780, 1740 et 1718 cm-1 et attribuées aux vibrations d’élongation des liaisons O–H du phénol et de l’acide benzoïque, et des liaisons C–O de l’anhydride benzoïque, du benzoate de phényle et de la fluorénone respectivement. De plus, l’oxydation conduit à une large prédominance de la réticulation sur les coupures de chaîne (augmentation de Tg) empêchant le recuit du PEEK, en particulier lorsque la température d’exposition est supérieure au pied du pic de fusion. Enfin, les conséquences de l’oxydation sur les propriétés élastiques ont été analysées et élucidées par micro-indentation sur des sections droites préalablement polies de plaquettes de PEEK de 3 mm d’épaisseur. Les variations du module d’Young et du taux de cristallinité se corrèlent parfaitement, vérifiant ainsi la relation de Tobolsky.

ResumeUne nacrite est intercalée par deux composés organiques polaires: le diméthylsulfoxide (DMSO) et le n-méthylacétamide (NMA). Les deux solvants ont des moments dipolaires très voisins (4 debyes) mais des constantes diélectriques différentes (49 pour le DMSO et 179 pour le NMA). L'intercalation du NMA est plus rapide que celle du DMSO. Les deux complexes homogènes obtenus sont étudiés par diffraction des rayons X, spectroscopie infrarouge et ATD. L'étude par spectroscopie IR a montré que la nacrite expansée par du DMSO se comporte comme la kaolinite expansée par le même solvant. Dans le cas de la nacrite intercalée par du NMA, trois nouvelles bandes d'absorption dues aux vibrations de valence des OH liés par pont hydrogène avec le groupement C=O et situées respectivement à 3500, 3543 et 3589 cm−1 apparaissent. La fréquence v(N-H) du NMA est intermédiaire entre celles du liquide et d'une solution diluée, indiquant une liaison par pont hydrogène probablement avec les oxygènes de la couche tétraédrique du silicate. La diffraction des rayons X sur des échantillons orientés nous a permis d'obtenir 13 réflexions 00l pour chaque complexe. Une étude quantitative, par transformée de Fourier monodimensionnelle dans la direction perpendiculaire au plan du feuillet, a permis de déterminer le nombre de molécules organiques intercalées (une molécule par Si2Al2O5(OH)4) et leur orientation dans l'espace interlamellaire. L'ATD a montré par ailleurs que le complexe Nac.DMSO est plus stable que le complexe Nac.NMA.

Ce travail de thèse porte sur l'étude de l'intégration des fonctions d'amortissement vibroacoustique dans des plaques en matériau composite. Dans un premier temps, pour une méta-plaque non composite, les caractéristiques d'atténuation des vibrations ont été étudiées avec un réseau périodique de résonateurs (poutre-masse) attachés à une plaque.L'effet de périodicité et des résonances locales permet de bloquer la propagation d'ondes sur des plages de fréquences données, appelée bandes interdites. Des simulations numériques basées sur la MEF ont permis de calculer les diagrammes de bandes des plaques périodiques et d'analyser la sensibilité de ces bandes interdites aux différents paramètres de conception de méta-plaque. Les calculs de coefficient de transmission d'une onde plane selon la direction perpendiculaire à la zone traitée, mettent en évidence la présence des bandes interdites prédites par le diagramme de bande. Les réponses fréquentielles de plusieurs modèles sont comparées, pour mettre en évidence les écarts entre une structure infinie et une structure finie. Une méthode automatique originale est mise au point pour détecter les gammes de fréquences des bandes interdites pour une méta-plaque finie.Ces méthodes théorique et expérimentale sont alors appliquées à des plaques composites SMC avec des perforations périodiques. Des essais avec une excitation unidirectionnelle et une excitation ponctuelle sont réalisés. L'influence de chaque type de sollicitation sur la réponse vibratoire des plaques est analysée pour mettre en évidence la détectabilité des bandes interdites. Enfin, la robustesse des bandes interdites aux variations du réseau périodique est validée
The vibration attenuation characteristics of a metamaterial plate were investigated theoretically and experimentally with a 2-dimensional periodic array of resonators (mass-beam) attached to a thin homogeneous plate.The sensitivity analysis of the band gap frequency range took into account the uncertainties of all the design parameters of the metamaterial plate. The theoretical approach used the finite element method (FEM) to compare the predicted band gaps with those derived from infinite and finite models of the metamaterial.An original automatic method is proposed to detect the frequency ranges of band gaps in finite metamaterial based on the behavior of the corresponding bare plate. Directional plane wave excitation and point force excitation were applied to evaluate the efficiency of the detection method. The results of these analyses were compared with experimental measurements. Frequency ranges of experimental vibration attenuation are in good agreement with the theoretically predicted complete and directional band gaps.These theoretical and experimental methods are then applied to SMC (Sheet Molding Compound) composite plates with periodic perforations. Tests with unidirectional excitation and point force excitation are performed. The influence of each type of excitation on the vibratory response of the plates is analyzed in order to demonstrate the detectability of the bands gaps.Finally, the robustness of the band gap to the variations of the periodic lattice is validated following an integration of perturbations: addition of local mass on half of the unit cells according to a periodic or random positions

Cette thèse porte sur deux aspects de la dynamique vibratoire des structures en interaction fluide-structure (IFS) : le contrôle des vibrations des structures immergées dans un fluide et la récupération des vibrations induites par un fluide pour leur conversion en énergie électrique. Ce mémoire présente nos contributions dans ces deux domaines.Premièrement, concernant le contrôle des vibrations, l'émergence récente des méta-structures a ouvert de nouvelles perspectives pour maîtriser les vibrations des structures en IFS. Ces structures, souvent constituées de microstructures périodiques, permettent de moduler la propagation des ondes vibratoires. Leur conception, prenant en compte les conditions spécifiques à l'IFS, constitue un sujet de grande importance. Nous avons développé un modèle par éléments finis basé sur l'analyse d'une cellule élémentaire, qui permet de prédire les bandes de fréquences interdites pour des plaques composites périodiques soumises aux conditions IFS. Une contribution clé de ce travail réside dans la formulation d'une nouvelle matrice de masse ajoutée, intégrant les conditions de Bloch dans les domaines solide et fluide de la cellule élémentaire. Cette approche permet un contrôle passif des vibrations et la conception de structures minces avec des bandes de fréquences spécifiques.Ensuite, nous avons exploré la modulation active de ces bandes de fréquences dans des scénarios similaires de structures minces avec IFS, en introduisant un système couplé comprenant des composants piézoélectriques. Le modèle de cellule élémentaire fluide-structure, tenant compte des conditions de Bloch, inclut également les effets de couplage piézoélectrique. Nos recherches montrent que les effets inertiels du fluide influencent fortement les bandes de fréquences des structures minces, en raison de leur faible inertie propre. Une optimisation de la microstructure, incluant la disposition et la forme des composants piézoélectriques, ainsi que la définition d'une loi de contrôle, permet d'obtenir une modulation optimale des bandes de fréquences, en fonction des applications spécifiques.Dans la seconde partie du travail, nous avons étudié les vibrations induites par un écoulement fluide comme source d'énergie, pouvant être convertie en électricité grâce à l'effet piézoélectrique direct. Un système couplé, composé d'une structure vibrante intégrant des composants piézoélectriques connectés à un circuit externe, a été modélisé pour être soumis à un écoulement fluide. Contrairement aux modèles simplifiés de type poutre souvent utilisés, nous avons proposé un modèle à échelle complète basé sur des éléments finis solides. Cela permet de prendre en compte des caractéristiques complexes, telles que l'utilisation de transducteurs microstructurés et de cantilevers non uniformes. À l'aide de ce modèle, diverses configurations de systèmes de récupération d'énergie avec générateurs de turbulence, permettant une efficacité améliorée, ont été étudiées.En résumé, la modélisation multiphysique du couplage pour différentes conditions d'IFS proposée dans cette étude, permet non seulement de prédire et de contrôler efficacement les vibrations structurelles en milieu fluide, mais elle offre également des outils numériques pour le développement de systèmes de récupération d'énergie piézoélectrique performants
This thesis addresses two key aspects of the vibrational dynamics of structures with fluid-structure interaction (FSI): the control of vibrations in structures immersed in a fluid and the conversion of fluid-induced vibrations into electrical energy. This dissertation presents our contributions to these two domains. To this end, the study first proposes an unit cell-based finite element model to predict vibration bandgaps in periodic composite plates under FSI conditions. By introducing a novel fluid-added mass matrix integrating Bloch boundary conditions, the fluid's inertial effects are incorporated into the bandgap analysis, enabling designing for vibration control in periodic plates submerged in liquids, achieving passive control.Based on this foundation, the research further explores the potential for actively tuning the vibration bandgaps of periodic composite plates submerged in liquids, which integrate connected piezoelectric sensors and actuators with feedback control. Therefore, an unit cell-based vibration bandgap tuning model with inertial fluid is developed, which integrates Bloch boundary conditions for both fluid and piezoelectric coupled solid domains. Then, the study reveals that in liquid environments, the fluid-added mass effect significantly impacts the bandgap characteristics of thin-walled structures, reducing the effectiveness of control strategy. Increasing the structure's self inertia or optimizing the arrangement of piezoelectric patches can mitigate this effect.On the other hand, the rivers and oceans are in constant motion, containing substantial kinetic energy. When fluid flows over a structural surface, the induced structural vibrations can be viewed as a potential source of clean and renewable energy. By utilizing the direct piezoelectric effect of piezoelectric materials, the kinetic energy of the fluid can be converted into usable electrical energy, enabling fluid energy harvesting. However, in such energy harvesting systems, significant FSI and electro-mechanical coupling effects are often accompanied by complex nonlinear dynamic behavior. The presence of these coupling effects complicates numerical simulations in this field, making it challenging, especially when considering practical applications where a deep understanding of these nonlinear behaviors and their impact on system performance is essential. Therefore, this thesis develops a full-scale finite element model to capture the strong local FSI behavior of complex thin-walled piezoelectric fluid energy harvesters (PFEH) involving microstructured transducers and non-uniform cantilevers, which are often ignored by simplified models. The research analyzes different energy harvester designs through numerical simulations, examining the influence of substrate cross-sectional shape, piezoelectric patch arrangement, and microstructure on the system's dynamic response and energy output efficiency.Finally, the study further enhance the power output of PFEHs using synergistic vortex generators composed of upstream double plates and downstream cylinder with a small spacing in dynamic water environments. With the synergistic effects of multi vortex generators, it is possible to achieve higher frequency and stable larger amplitude vibrations for the piezoelectric flag, thereby obtaining higher energy harvesting efficiency. Overall, the multi-physics coupling modeling for different FSI conditions proposed in this study not only effectively predict and control structural vibrations in fluid environments but also provide a theoretical foundation and technical support for the development of efficient piezoelectric energy harvesting systems

Les métamatériaux sont des matériaux architecturés de telle sorte qu’ils présentent des propriétés exotiques, issues non pas du matériau constitutif, mais de leur structure interne. Bien qu’ayant été étudiés depuis une vingtaine d’années, peu d’applications réelles ont été recensées, notamment dans le domaine industriel. Cette thèse est consacrée aux métamatériaux élastiques susceptibles de réduire les vibrations dans les véhicules automobiles. En effet, une meilleure isolation des principales sources vibratoires permettrait l’amélioration du confort vibratoire et la durée de vie des pièces mécaniques. Les résultats de calculs numériques et essais expérimentaux montrent que les métamatériaux peuvent satisfaire des contraintes contradictoires, et représentent donc des candidats intéressants pour la réalisation d’innovations industrielles. Ce type de solutions étant fondamentalement différent des systèmes d’isolation actuels, le premier chapitre dresse un état de l’art des métamatériaux, afin d’en comprendre les mécanismes et les méthodes numériques permettant d’en calculer les performances. Le deuxième chapitre aborde les techniques de caractérisation des matériaux employées pendant cette thèse. Les essais mécaniques ainsi que les résultats permettent de définir les modèles matériaux utilisés par la suite. Dans le troisième chapitre, des calculs numériques appliqués à différentes architectures aident à mieux comprendre certains mécanismes des métamatériaux et à choisir le meilleur candidat vis-à-vis des propriétés ciblées. Celui-ci est approfondi dans le quatrième chapitre, à travers des études paramétriques statiques et dynamiques. Des propositions d’améliorations géométriques sont proposées, y compris un métamatériau hybride aux propriétés supérieures. Afin de vérifier les résultats expérimentaux et d’acquérir une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents, le cinquième chapitre aborde finalement les essais expérimentaux effectués, l’analyse de leurs résultats, et leur confrontation avec les résultats numériques
Metamaterials are architectured materials exhibiting exotic properties due to their internal stucture rather than their constitutive material. They have now been studied for two decades, but have yet to make their mark outside laboratories, especially for industrial applications. This thesis focuses on elastic metamaterials that can contribute to fix vibration issues in the automotive field. Better isolation of the main vibration sources would increase both the vibroacoustic comfort in the vehicles and the safety of mechanical parts. Through computations and experimentations, it is shown that metamaterials can be designed to meet different criteria usually contradictory and as such, are strong candidates for innovative breakthroughs in industry. As this kind of solutions differs radically from existing ones, the first chapter is a state-of-the-art review, both to grasp the main mechanims behind the multitude of metamaterials designs that can be found in the literature, as well as the methods used to modelize them. The second chapter tackles the characterization of the materials used along this thesis. The mechanical tests and results presented allow to determine the material models then inserted in the computations. Through preliminary computations, the third chapter attempts to understand and select the most promising mechanisms to satisfy the expected specifications. The chosen design properties are further investigated in the fourth chapter, through static and dynamic computations, as well as parametric studies. A hybrid metamaterial with enhanced isolation properties is proposed. To finally assess the numerical results obtained and reach better undestanding of the underlying mechanisms, the fifth chapter deals with the performed experimental tests, their analysis, and their comparison with previous results

Le "Trou Noir Acoustique" (TNA) constitue un moyen passif de réduction des vibrations des structures sans pour autant augmenter leur masse. Il s’agit d’un amincissement local de la structure, revêtu d’un matériau viscoélastique. L’effet TNA résulte alors de l’augmentation locale de l’amplitude vibratoire,qui sollicite fortement le revêtement, donnant lieu à un amortissement important. Une analyse détaillée des mécanismes de dissipation du TNA est réalisée :la diffusion des ondes de flexion par un TNA est étudiée lorsque ce dernier est inséré dans une plaque infinie. On montre que le revêtement induit un amortissement local important, permettant d’augmenter significativement l’amortissement global. Le TNA étant surtout efficace en hautes fréquences (HF),il est périodisé sur une plaque pour tirer parti des bandes interdites en basses fréquences (BF). Deux réseaux (carré et triangulaire) sont étudiés numériquement par la méthode PWE et expérimentalement par mesure de mobilités vibratoires. Les résultats montrent que la plaque est à la fois amortie en BH par effet de réseau et en HF par l’effet TNA
The "Acoustic Black Hole" (ABH) is a passive device of reducing vibrations of structures without increasing their mass. It consists in a local thinning of the structure, coated with a thin layer of viscoelastic material. The ABH effect results from the local increase in vibratory magnitude, which strongly solicits the coating, giving rise to local significant damping. A detailed analysis of the mechanisms of dissipation of the ABH is carried out : the scattering of bending waves by an ABH is studied when the latter is inserted in an infinite thin plate. It is shown that the coating induces a significant local damping, allowing to significantly increase the global damping. The ABH is especially effective at high frequencies(HF), it is periodized on a plate to take advantage of the band gaps effect at low frequencies (LF). Two lattices (square and triangular) are studied numerically by the PWE method and experimentally by measuring vibratory mobilities. The results show that the plate is damped at the same time in LF by the lattice effect and in HF by the ABH effect

Les materiaux a bandes interdites photoniques sont des structures dielectriques periodiques qui controlent la propagation des ondes electromagnetiques. Dans ce memoire, nous decrivons la methode des ondes planes qui permet de calculer les structures de bandes des cristaux photoniques. Par une analyse de la symetrie et une approche perturbative, nous precisons les conditions d'existence des bandes interdites de basse energie. Nous proposons de nouvelles structures bidimensionnelles appelees graphite et nitrure de bore. Grace a une methode de matrices de transfert, nous calculons la transmission de la structure graphite et nous mettons en evidence le role fondamental du couplage avec les modes exterieurs. Nous etudions l'apparition de modes permis dans la bande interdite grace a l'introduction de defauts dans la periodicite. Enfin, nous discutons les proprietes des opales constituees de micro-billes de silice auto-organisees qui sont tres prometteuses pour la fabrication de cristaux photoniques tridimensionnels.

Les structures a bandes interdites photoniques unidimensionnelles (structures bip-1d) sont tres interessantes pour realiser des miroirs a larges bandes spectrales et des resonateurs tres performants et tres compacts. Ces dispositifs sont des guides a fort confinement optiques realise sur materiaux semi-conducteurs, sur lesquels sont graves une ou deux series periodiques des trous d'air. Il apparait dans ces structures des phenomenes importants de diffraction difficiles a modeliser et qui sont un facteur tres limitant pour les performances de ces dispositifs. Il est presente dans ce manuscrit une methode numerique issue du domaine des microondes bien adaptee a la simulation de structures bip. Il est cependant important de prendre des precautions pour l'utilisation de cette methode pour simuler des structures bip car il s'agit pour elle d'un nouveau contexte de simulation. Cette methode a permis de mettre en evidence et egalement de comprendre le mecanisme des pertes par diffraction dans une structure bip-1d, et de donner ainsi des criteres optogeometriques pour limiter ces dernieres. En effet, il est possible de reduire considerablement ces pertes en choisissant convenablement la geometrie transversale et longitudinale des structures bip-1d. On peut ainsi realiser des miroirs et des cavites resonantes tres interessants pour l'optique integree et plus generalement pour l'optoelectronique.

Depuis la fin des années 1980, les structures électromagnétiques à bandes interdites (EBG) et les structures à plan de masse usinée (DGS) ont attiré l'intérêt de beaucoup de recherche dans l'électromagnétisme et tout particulièrement dans le domaine de la télécommunication. Leurs intégrations miniaturisées et leurs propriétés électromagnétiques particulières présentent de fort intérêt en termes de suppression d'ondes électromagnétiques de surface et de coupe-bandes pour des fréquences bien déterminées. Dans ce manuscrit, nous allons développer des filtres reconfigurables miniaturisés pour des systèmes de communication sans fil. Dans un premier temps, un état de l'art des structures électromagnétiques à bandes interdites sera exposé afin de distinguer les avantages et les inconvénients pour des applications souhaitées. La première étude se portera sur une structure périodique multicouche unidimensionnelle en utilisant la théorie de l'onde couplée et le formalisme de l'onde de Block. Comme les structures à base d'EBG sont difficiles à modéliser à cause de leurs nombreux paramètres de conception, les motifs à base de DGS attirent de plus en plus l'intérêt de plusieurs chercheurs. Effectivement, ceux-ci peuvent offrir les avantages des structures à base d'EBG tout en gardant une modélisation simplifiée. . Dans une deuxième partie, notre étude se portera sur les différentes techniques de modélisation électromagnétique sur des structures DGSs, en s'appuyant sur des modèles électriques équivalents LC, le RLC et circuit p - etc&. A partir de ces modèles développés, des filtres passe-bande d'ordre trois sont conçus et simulés sur des lignes de transmission de type micro-rubans et coplanaires (CPW). Dans une troisième partie, un résonateur reconfigurable à base de DGS pour filtre multi coupe-band est présentée sur une gamme de fréquence 0 - 11 GHz en technologie CPW. La structure est composée de trois commutateurs de type "MEMS'' qui permettent d'obtenir quatre configur ations différentes. Dans notre démarche de conception, les commutateurs sont d'abord considérés comme idéaux, c'est-à-dire que le commutateur est représenté par un état non actif (OFF) où par un état actif (ON). Dans chaque configuration, la structure a été modélisée en utilisant un circuit RLC en parallèle. Après fabrications, les mesures et les simulations présentent une excellente concordance. Ensuite, un résonateur a été réalisé à base de diodes PIN pour remplacer les commutateurs pour obtenir une agilité du système. Des mesures seront présentées dans cette partie. Une autre possibilité est d'utiliser un DGS pour la réalisation de filtres passe-bande. Dans cette partie, deux applications des DGSs sont présentées. La première est un filtre passe-bande compact à couplage inductif implémenté à base d'une cellule DGS à 5GHz. Ensuite, pour valider notre théorie, un filtre d'ordre deux est implémenté à la même fréquence suivi d'un filtre passe-bande reconfigurable en utilisant cette structure DGS. En utilisant un commutateur MEMS, la structure se transformerait d'une structure à une seule résonance à 5GHz à une structure à résonances multiples à 2.8GHz et 8GHz. La deuxième application concerne l'amélioration du filtre de résonateur en anneau. Ce type de filtres, pourtant qu'il possède des caractéristiques attrayantes, souffre de deux inconvénients majeurs qui limitent son utilisation dans des applications réelles. Le premier inconvénient réside dans sa grande taille due aux stubs d'accordement, alors que le deuxième concerne l'existence des modes d'ordres supérieurs, ce qui limite la réjection hors bande. Le but de ce manuscrit est de proposer quelques solutions pour réduire la taille et d'augmenter la bande de réjection du filtre, tout en gardant ses performances globales (largeur de bande passante, la bonne réjection et de faible pertes d'insertion. Afin de faire ainsi, deux approches sont considérées. La première approche est au niveau du design du filtre, pa r une conception économisant l'espace occupé par les stubs d'accordement, alors que la deuxième est au niveau de la propagation des ondes, par l'exploitation des propriétés des DGS. Pour les futurs travaux, nous proposons la réalisation de nos structures sur des substrats de silicium en utilisant des commutateurs MEMS afin d'améliorer les performances du filtre ainsi que leurs réalisations sur des matériaux ferroélectriques en vue d'une accordabilité.

Depuis la fin des années 1980, les structures électromagnétiques à bandes interdites (EBG) et les structures à plan de masse usinée (DGS) ont attiré l'intérêt de beaucoup de recherche dans l'électromagnétisme et tout particulièrement dans le domaine de la télécommunication. Leurs intégrations miniaturisées et leurs propriétés électromagnétiques particulières présentent de fort intérêt en termes de suppression d'ondes électromagnétiques de surface et de coupe-bandes pour des fréquences bien déterminées. Dans ce manuscrit, nous allons développer des filtres reconfigurables miniaturisés pour des systèmes de communication sans fil. Dans un premier temps, un état de l'art des structures électromagnétiques à bandes interdites sera exposé afin de distinguer les avantages et les inconvénients pour des applications souhaitées. La première étude se portera sur une structure périodique multicouche unidimensionnelle en utilisant la théorie de l'onde couplée et le formalisme de l'onde de Block. Comme les structures à base d'EBG sont difficiles à modéliser à cause de leurs nombreux paramètres de conception, les motifs à base de DGS attirent de plus en plus l'intérêt de plusieurs chercheurs. Effectivement, ceux-ci peuvent offrir les avantages des structures à base d'EBG tout en gardant une modélisation simplifiée. . Dans une deuxième partie, notre étude se portera sur les différentes techniques de modélisation électromagnétique sur des structures DGSs, en s'appuyant sur des modèles électriques équivalents LC, le RLC et circuit pi - etc. . . . A partir de ces modèles développés, des filtres passe-bande d'ordre trois sont conçus et simulés sur des lignes de transmission de type micro-rubans et coplanaires (CPW). Dans une troisième partie, un résonateur reconfigurable à base de DGS pour filtre multi coupe-band est présentée sur une gamme de fréquence 0 - 11 GHz en technologie CPW. La structure est composée de trois commutateurs de type ''MEMS'' qui permettent d'obtenir quatre configurations différentes. Dans notre démarche de conception, les commutateurs sont d'abord considérés comme idéaux, c'est-à-dire que le commutateur est représenté par un état non actif (OFF) où par un état actif (ON). Dans chaque configuration, la structure a été modélisée en utilisant un circuit RLC en parallèle. Après fabrications, les mesures et les simulations présentent une excellente concordance. .
The increasing development of wireless applications turns out to new requirements for transceiver architectures that have to feature excellent microwave performances (linearity, spurious rejection, noise figure and bandwidth) and enhanced integration density that is achieved through the miniaturization of the modules as well as the introduction of multi standard functionalities. All these requirements translate to the need of filter circuits as miniaturized as possible and featuring the highest performance in term of insertion loss and rejection. Since the late 1980's, electromagnetic bandgap (EBG) structures and defected ground structures (DGS) have attracted the interest of many researchers, due to their interesting properties in terms of size miniaturization, suppression of surface waves and arbitrary stopbands. Since then, they have been used in many applications like lowpass filters, bandpass filters, antennas, waveguides and others. Based on the interesting features proposed by EBG and DGSs, the main aim of this thesis is to achieve miniaturized reconfigurable filters that may serve in wireless communication systems. EBG structures are periodic structures which allow the propagation of electromagnetic waves in certain frequency bands and forbid them in other bands known as the "bandgap". The first step taken towards achieving the goal is to study the state of the art of bandgaps structures, their advantages, disadvantages, applications, and the most important achievements using such structures. Also, a one-dimensional multi-layer periodic structure is studied with two different analytical techniques, the Coupled-Wave Theory and the Bloch-Wave Formalism. Due to the many design parameters of EBG structures, and the difficulty in their modeling, DGS attracted the interest of many researchers as they have the main advantages proposed by EBG structures but by using only one or two cells, in addition, they are easier to model. So the next step in this thesis is to study the different modeling techniques of DGSs. The dumbbell shape DGS is modeled using the parallel LC, parallel RLC, the pi-equivalent circuit and others where a comparison between the different models is presented and a conclusion of which is the best suitable to be used in more complex designs. .

Ce travail de thèse est consacré à l'étude des propriétés acoustiques et optiques des matériaux à bandes interdites. Il comporte une première partie qui traite des spectres de réflexion des ondes optiques sur des opales artificielles. Ces opales constituées un cristal photonique. Une amélioration de la réflexion sans modification de longueur d'onde ni des bandes interdites est montrée expérimental ment sur des structures monoparticules de 320 nm de diamètre de PMMA enrobé d'un dépôt d'Ag. Une deuxième partie est consacrée à la propagation des ondes acoustiques de volume ou de membrane dans des structures périodiques (cristaux phononiques). Dans les structures de volume constituées de cylindres en acier de section millimétrique immergé dans l'eau. Nous avons mis en évidence expérimentalement et théoriquement des bandes interdites complètes et des bandes sourdes pour des réseaux de symétries hexagonales (triangulaire et nid d'abeille). Enfin, nous avons étudié une membrane phononique constituées de monocouche de billes d'acier millimétrique dans une matrice d'époxy. L'étude théorique des structures de bandes d'un réseau carré de ces structures montre l'existence de bande interdite complète ultrasonores pour cette membrane. Nous avons utilisé un interféromètre optique hétérodyne qui permet à la fois d'évaluer la transmission des ondes et de donner la distribution des champs de déplacement. Les mesures en transmission effectuées sur la membrane mettent en évidence une bande interdite complète ultrasonores autour de 300 KHz. La création d'une ligne de défaut dans la structure parfaite nous a permis de monter le guidage des ondes acoustiques avec un confinement spatial important
This thesis focuses on study of. . Acoustical and Optical proprieties of band gap of periodic structures". Concerning the optical properties of the band gap materials, we have demonstrated an enhancement of the reflectance of the artificial opal by coating Ag nanoparticles on the polymethymethacrylate microspheres to form a metallodielectric artificial opal. We studied the angle-resolved reflection spectra of the metallodielectric opals. By a suitable coating of Ag nanoparticles on the microspheres, the reflectance of opals is enhanced without changing the reflection wavelength. For the acoustical wave propagations, The complete band gaps and deaf bands of triangular and honeycomb water-steel ultrasonic crystals are investigated theoretically and experimentally. The measured transmission spectra reveal the existence of complete band gaps but also of deaf bands. Band gaps and deaf bands are identified by comparing band structure computations, with transmission simulations. The appearance of flat band bands and the polarization of the associated eigenmodes are analysed. Ln the last part devoted to waveguiding inside the complete band. The propagation of acoustic waves in a square-lattice phononic crystal slab consisting of a single layer of spherical steel beads in a solid epoxy matrix is studied experimentally. Waves are characterized on the slab surface by laser interferometry. A complete band gap band is found around 300 KHz, in good agreement with theoretical predictions. A line-defect waveguide was realized, and the weIl confined acoustic wave propagation inside a line-defect waveguide observed experimentally

On étudie, dans cette thèse, la diffusion d'ondes dans différents milieux nonlinéaires possédant une bande interdite naturelle. On montre, en particulier, l'existence d'un comportement de bistabilité dans les milieux régis, soit par l'équation de sine-Gordon (chaîne de pendules courte, réseaux de jonctions Josephson, double couches à effet Hall quantique), soit par l'équation de Schrödinger nonlinéaire (milieu Kerr et milieu de Bragg), dans les cas discrets et continus. Ces différents milieux sont soumis à des conditions aux bords périodiques, dont la fréquence est prise dans la bande interdite et avec une amplitude déterminant l'état de stabilité du système. En effet, pour une amplitude suffisante (supratransmission), le milieu n'est plus réfléchissant et absorbe de l'énergie, faisant passer le signal de sortie d'un état d'amplitude évanescente vers un état de très grande amplitude. On donne, par ailleurs, une description analytique complète de la bistabilité qui permet de comprendre les différents états stationnaires observés dans ces milieux et de prédire le passage d'un état à un autre.