Le fonctionnement d'un haut-parleur électrodynamique aux basses fréquences est usuellement décrit à partir d'un circuit électrique équivalent dont les paramètres, supposés constants, dépendent en fait de la fréquence, fluctuent avec les conditions de fonctionnement du transducteur et évoluent avec son vieillissement. De manière à accéder aux variations de ces paramètres, une méthode améliorant la résolution de leur estimation est développée. Elle est issue d'un calcul statistique basé sur deux relations caractéristiques de la forme analytique de l'impédance électrique, assurant une estimation rapide et répétable des paramètres, ce qui devrait permettre d'améliorer la modélisation ou le contrôle industriel des haut-parleurs. La visco-élasticité des suspensions est ensuite prise en considération par l'introduction et la mesure d'un paramètre supplémentaire conduisant à une meilleure description du fonctionnement linéaire du haut-parleur. Enfin, le domaine de validité du modèle est étendu vers les moyennes fréquences par l'introduction de deux autres paramètres permettant de décrire la résonance de la suspension extérieure.

Ce travail réalisé au LAUM, concerne en premier lieu la caractérisation des distorsions, notamment non linéaires,observables sur des haut-parleurs en vue de les miniaturiser.En outre l’étude se rapporte au mode de contrôle de tels transducteurs au regard des avantages et des inconvénients présentés par l’électronique d’un pilotage en intensité.Après rappel des principales définitions permettant d’appréhender les mesures électroacoustiques, la structure et les propriétés des haut-parleurs font l’objet d’une première analyse, discutée dans le cadre des hypothèses de linéarité.Les exemples et les caractéristiques décrits en termes de fonctions de transfert sont présentés autour d’un transducteur générique de l’état de la technique. Les principes de la commande en courant sont ensuite présentés, compte tenu des caractéristiques globales des amplificateurs opérationnels de puissance disponibles actuellement. En maintenant l’intégrité de l’indice de contrôle en courant (Control Drive Index), la réjection du pic de résonance mécanique et des hautes fréquences sont discutés autour de structures de filtrages, soit incorporées à la boucle de feedback et adaptées au transducteur, soit disposées en feed forward. Au-delà de ces considérations de premier ordre les comportements non linéaires sont examinés. Après une analyse fondamentale se rapportant aux définitions et aux caractéristiques de non-linéarité, une évaluation analytique en régime mono fréquentiel est présentée, pour un transducteur commandé en courant. L’analyse est ensuite généralisée au moyen de modèles numériques originaux réalisés sous Simulink®, PSpice® et SLPS avec des sollicitations bitonales.Considérant divers dispositifs de l’état de la technique, des résultats conformes à ceux de la littérature récente et validés par l’expérience sont obtenus. Ainsi, les prototypes de micro haut-parleurs réalisés au laboratoire seront à court terme caractérisés avec plusieurs modes de conditionnement. / Undertaken with the LAUM, this work aims at first tocharacterize non linear distortions relative to electrodynamicloudspeakers with a view to miniaturizing units designed in thelaboratory. Furthermore, a special point about the advantages and drawbacks resulting from voltage or current driving has been investigated. After a brief review about the prominent definitions used in thefield of electro-acoustics, the main properties and specificitiesof transducers are discussed while considering at first linear devices. Considering a generic transducer of the state of theart, the main parameters are given in terms of transfer functions. Then, a current-driving policy is discussed whiletaking account of the actual power operational amplifier properties. Furthermore, the rejection of the mechanical resonance is investigated without any kind of alteration of theideal infinity of the Control Drive Index value. Specific filtering structures are calculated regarding a given transducer and considered either in feedforward or feedback arrangements within the circuitry. After such a first order analysis non linear behaviours areconsidered. At first a straightforward typology of non linearsystems is presented so as to highlight the most importantdefinitions. Then, a special analytical approach is given,allowing us to analyse the harmonic generation from a currentdriven loudspeaker with a mono frequency regime. Such anapproach is extended and generalized by way of original numerical models designed with Simulink®, PSpice® and SLPSsoftware, considering bi tonal stimuli signals. Then, such anapproach is considered with transducers and amplifiers of thestate of the art, allowing us to validate the whole relevantrationale. Thus, the micro speakers actually developed in thelaboratory should be investigated and optimized in the shortrun, considering their relevant electronic conditioning policy.

Ce travail de thèse (CIFRE, Renault) porte sur la conception, le développement et la pré-industrialisation d'un nouveau type de moteur de haut-parleur sans fer utilisant des plasto-aimants, permettant à la fois de réduire très nettement la distorsion due au moteur, ainsi que d'alléger le haut-parleur grâce à une optimisation de la masse magnétique utile.Après un rappel sur le fonctionnement du haut-parleur, sa modélisation, les différentes non-linéarités qui lui sont propres, et plus particulièrement celles liées au moteur du haut-parleur, le manuscrit présente ensuite une nouvelle structure de moteur de haut-parleur tout aimant réalisée en plasto-aimant. Plusieurs mesures réalisées sur un prototype et sur le même haut-parleur équipé du moteur standard permettent de vérifier les attentes théoriques et de quantifier les avantages et les inconvénients de ce nouveau type de moteur. Ce prototype a été réalisé sur la base d'un haut-parleur automobile standard sur lequel le moteur a été changé. Le moteur a été réalisé par Paulstra/Hutchinson puis assemblé par Faital S.p.A., deux fournisseurs automobiles certifiés. Les méthodes utilisées pour réaliser ce prototype pourraient être directement dérivées pour une production en série. / This PhD work (CIFRE, Renault) deals with the conception, development and pre-industrialization of a new kind of ironless loudspeaker motor using bonded magnets, allowing to highly reduct the distortion due to the motor, as well as making the loudspeaker lighter thanks to an optimization of the useful magnetic mass.After reminding the general laws that describe the functioning of a loudspeaker, the different intrinsic non-linearities, and more particularly those directly linked to the loudspeaker motor, this thesis presents a new ironless structure made of bonded magnet that we developed during these three years. A complete theoretical study of this new structure, presenting the magnetic model and the design of the motor, is proposed and completed with several measurements realized on a prototype and on the standard loudspeaker in order to verify the theoretical expectations, with regard to harmonic and intermodulation distortion reduction, and quantify the advantages and disadvantages of this new kind of motor. This prototype was based on the design of a standard automotive loudspeaker on which the motor was replaced by a bonded magnet motor. The motor was fabricated by Paulstra/Hutchinson and then assembled on the loudspeaker by Faital S.p.A., both of whom are certified automotive suppliers. The methods used to realize this prototype could be directly derivated for mass production. This PhD work is used by the people in charge of the development of this technology with a view to a potential industrialization for mass market.

Si la forme et les matériaux utilisés dans la facture des membranes de haut-parleurs ont une influence notoire sur la qualité de restitution, leur étude reste majoritairement empirique. Cette thèse propose une modélisation du comportement vibratoire et acoustique de haut-parleurs en incluant les phénomènes non linéaires apparaissant en régime de grandes amplitudes. Dans la première partie, l'influence de la forme et des matériaux sur le comportement vibratoire d'une structure de haut-parleur idéalisée est étudiée de manière théorique en utilisant les analogues dynamiques des équations de Von-Kármán et une approche modale. La seconde partie propose une méthode de résolution du problème électromécanique incluant tous les types de non-linéarités connus. La formulation sous forme d'espace d'état est exprimée lorsque l'on prend en compte les modes de résonance de la structure. Dans la troisième partie, le calcul du champ de pression rayonné par une structure axisymétrique est approché par l'intégrale de Rayleigh. La résolution temporelle se fonde sur la technique de Réponses Impulsionnelles Spatiales qui permet un gain de temps de calcul important. Enfin la quatrième partie propose une analyse expérimentale sur un prototype de haut-parleur sans suspension développé au LAUM par Guy Lemarquand. Mesures et prédictions en régime linéaire et non linéaire sont comparées et l'influence des non-linéarités géométriques est discutée.

Cette thèse a pour objectif l’étude du comportement vibratoire des suspensions à joint de ferrofluide utilisées dans un nouveau type de haut-parleur. Le moteur de ce haut-parleur, conçu pour réduire les non-linéarités d’origine magnétique, permet l’utilisation de joints de ferrofluide comme alternative aux suspensions viscoélastiques traditionnelles : sous la forme de deux joints annulaires, ils réalisent la liaison entre la partie fixe et la partie mobile du système. L’originalité du travail présenté a trait aux forts niveaux du champ magnétique présent dans le haut-parleur et à la caractérisation en dynamique des joints en terme de masse, raideur et amortissement. La première partie est une analyse expérimentale de la raideur radiale statique d’un joint au sein d’un moteur magnétique. La connaissance de cette raideur est nécessaire pour dimensionner le guidage de l’équipage mobile. Elle est étudiée en fonction du volume et de la saturation magnétique du ferrofluide. Les résultats sont en bon accord avec les simulations. Dans une deuxième partie, nous présentons une étude expérimentale sur le comportement visqueux des ferrofluides en condition de cisaillement oscillatoire et sous champ magnétique homogène et stationnaire. Cette étude s’élargie dans la suite aux conditions magnétiques du moteur, où le champ n’est plus homogène. Les propriétés sont étudiées en fonction du volume, de la viscosité et de la saturation magnétique. Un modèle pour les pertes du haut-parleur est proposé en fonction des propriétés magnétovisqueuses du ferrofluide. / The aim of this thesis is the study of the vibratory behavior of ferrofluid seals suspensions used in a new type of loudspeaker. The motor of this loudspeaker has been designed to reduce magnetic nonlinearities and allows ferrofluid seals, as two annular seals, to be used as an alternative to classical viscoelastic suspensions. Seals serve as a link between mobile to fixed part of the system. The originality of this configuration is the presence of high level magnetic field in the loudspeaker, which require a dynamic characterization of seals in term of mass, stiffness and damping. First part of this thesis is an experimental analysis of static radial stiffness of one seal inside a magnetic engine. This parameter is necessary for centering the moving part. The influence of the volume and saturation magnetization of the ferrofluid are analyzed. There is a good agreement between experimental results and simulations. In the second part, an experimental study of the viscous ferrofluid behavior under an oscillatory shear excitation and homogeneous and stationary magnetic field is presented. It is then broaden to real non homogeneous loudspeaker motor conditions. The influence of ferrofluid seals volume, viscosity and saturation magnetization are analyzed. A model which depends on the magnetoviscous properties of the ferrofluid is suggested for the loudspeaker internal losses.

Ce mémoire présente la conception, la réalisation et la caractérisation d'un micro-haut-parleur en silicium destiné à des applications électroniques portables, telles que les tablettes et les téléphones cellulaires. L'objectif est d'évaluer le potentiel des microtechnologies pour améliorer la qualité sonore et le rendement électroacoustique, qui sont deux points faibles majeurs des micro-haut-parleurs actuels.En analysant les paramètres dont dépendent le rendement et la qualité sonore, nous montrons que le silicium monocristallin présente des propriétés particulièrement intéressantes pour réaliser la surface émissive et la suspension du transducteur. Une microstructure de la partie mobile est proposée pour satisfaire la double exigence d'une surface émissive très rigide, nécessaire à la qualité sonore, et d'une masse très faible, permettant d'augmenter le rendement. Les aimants et la bobine, qui constituent le moteur électrodynamique, sont également optimisés en utilisant conjointement des modèles analytiques et à éléments finis. La microfabrication du transducteur MEMS est étudiée, étape par étape. Elle repose sur l'utilisation d'un substrat SOI (silicium sur isolant), qui sert de base à la structuration des différents composants, et sur lequel sont rapportés des aimants massifs. La caractérisation électroacoustique des échantillons réalisés montre une très bonne qualité de reproduction sonore. Un niveau sonore de 80 dB à 10 cm est obtenu pour une puissance électrique de 0,5 W, ce qui place le rendement au niveau des micro-haut-parleurs du marché. Ces travaux montrent en outre que les technologies MEMS offrent des possibilités d'augmenter très largement le rendement. / This research work presents the conception, the development, and the characterization of a silicon-based microspeaker for portable electronic device applications, such as tablets and cellular phones. The objective is to investigate the potential of microsystem technologies with the goal of improving the sound quality and the electroacoustic efficiency, which are two main drawbacks of the today’s microspeakers.By analyzing various parameters which influence the efficiency and the sound quality, we show that the monocrystalline silicon has very interesting mechanical properties which make it the proper choice to be deployed for the membrane as well as the suspension of the transducer.A stiffening structure is proposed to satisfy both the rigidity and the lightness of the membrane, for the sake of sound quality and high efficiency respectively. The magnets and the coil, which compose the electromagnetic motor of the device, are also optimized with the help of analytical and finite element models.Afterwards, the microfabrication of the MEMS microspeaker is studied step by step. It is indeed based on a SOI (silicon on insulator) substrate which makes possible the micromachining of the different parts and the assembly of bulk permanent magnets. The electroacoustic characterization of the MEMS microspeaker samples shows a very high sound quality. A sound pressure level of 80 dB at 10 cm is measured for an electrical power of 0.5 W. This classifies the MEMS microspeaker’s efficiency among that of today’s non-MEMS microspeakers.This work presents, moreover, the possibility of increasing even more the efficiency thanks to the MEMS technology.

Cette thèse a pour objet la modélisation analytique des systèmes à aimants permanents. Leurs caractérisations supposent la détermination du champ magnétique qu'ils produisent et des énergies spécifiques mises en jeu. Les premiers travaux français réalisés par Durand en 1960 concernent principalement le calcul de champ créé par des aimants parallélépipédiques (structures planes) et des anneaux aimantés axialement. Les expressions analytiques des forces et couples, publiées par G. Akoun et J. P. Yonnet, et plusieurs études analytiques menées par F. Bancel et G. Lemarquand, dès les années 80-90, dénotent un intérêt manifeste pour l'optimisation des structures à aimants permanents. Les progrès de fabrication des aimants ouvrent alors des perspectives industrielles notables. Dès la fin des années 90, E. P. Furlani, B. Azzerbonni, E. Cardelli ou encore J.P. Selvaggi, S. Salon et M. V. K. Chari proposent des approches semi-analytiques et des développements sériels pour calculer le champ magnétique créé par des structures à topologie cylindrique. Dans ce prolongement, nous exposons dans cette thèse les expressions analytiques du champ magnétique créé par des anneaux de polarisation radiale. Ces modèles analytiques nous permettent d'évaluer le champ magnétique en tout point de l'espace. De façon connexe, nous établissons les formules du champ magnétique créé par un anneau aimanté axialement sous une forme plus générale que celle établie par Durand. De façon concomitante, S. I. Babic et C. Akyel développent en 2008 des modèles analytiques simplifiés du champ créé par des anneaux aimantés radialement et axialement. Dans un second temps, nous présentons les expressions du champ magnétique créé par des tuiles aimantées radialement, axialement et orthoradialement. Ces expressions sont basées sur des intégrales elliptiques incomplètes pour le cas des polarisations axiale et radiale. Dans le cas de la polarisation orthoradiale, l'expression du champ magnétique ne nécessite pas l'utilisation de fonctions spéciales. Notons que ces aimants à topologie courbe sont largement utilisés dans la conception de machines électriques, d'accouplements ou encore de capteurs. Néanmoins, les aimants en forme de tuiles sont généralement fabriqués avec des aimantations uniformes pour des raisons technologiques et économiques. Ainsi, les tuiles conjecturées à aimantation radiale, orthoradiale ou axiale ont usuellement une aimantation uniforme. Cette caractéristique d'uniformité engendre des ondulations de champ qui dépendent du nombre de tuiles utilisées. En conséquence, nous présentons les expressions du champ magnétique créé par des tuiles aimantées uniformément dans toutes les directions. Nous comparons les aimantations uniformes et idéales (radiale, orthoradiale et axiale) pour déterminer l'influence de l'uniformité de l'aimantation sur les caractéristiques du champ magnétique produit. Ces expressions nous permettent de modéliser et d'optimiser les structures de Halbach et de prédire les effets notoires résultants de l'uniformité de l'aimantation. Ces mêmes effets sont étudiés dans le cadre des structures dédiées à l'Imagerie par Résonance Magnétique. On propose ainsi un modèle analytique général permettant de reconstruire le champ magnétique produit par un assemblage d'aimants à aimantations tournantes uniformes. Les expressions exactes des forces, raideurs et couples s'exerçant entre anneaux et tuiles aimantées radialement, axialement ou uniformément, sont établies afin d'étudier tout dispositif constitué d'aimants permanents. Des modèles semi-analytiques aboutissent à l'optimisation d'accouplements magnétiques, de paliers passifs constitués d'anneaux et d'actionneurs linéaires. La deuxième partie de cette thèse traite de l'étude d'un haut-parleur sans fer. La présence du fer dans les pièces polaires est un inconvénient majeur dans la conception de moteurs de haut-parleurs électrodynamiques. Une nouvelle structure de haut-parleur sans fer, développée par G.~Lemarquand, permet de s'affranchir des non-linéarités engendrées par le fer et les suspensions périphériques. Ces suspensions sont remplacées par un ou plusieurs joints de ferrofluide dont le comportement mécanique dépend intrinsèquement du champ magnétique produit par sa structure. Les travaux antérieurs sur les ferrofluides (notamment R. E. Rosensweig) concernent essentiellement leurs propriétés d'étanchéité et thermiques. Nous envisageons dans cette thèse d'utiliser le ferrofluide pour ses propriétés mécaniques. Les outils analytiques caractérisant les champs magnétiques créés par des aimants permanents sont utilisés dans le cadre de l'étude de haut-parleurs sans fer. En effet, les expressions analytiques du champ magnétique conduisent à un modèle énergétique décrivant les propriétés mécaniques d'un joint de ferrofluide guidant le piston émissif d'un haut-parleur sans fer. Ce modèle est basé sur l'interaction du champ produit par la structure et l'aimantation saturée des particules ferromagnétiques du ferrofluide. La pression magnétique dans ce joint fixe ses raideurs radiale et axiale, son volume, sa forme et sa répartition dans l'entrefer du haut-parleur. La validité de ce modèle est confirmée par des mesures expérimentales. L'ensemble des travaux présentés dans ce mémoire fonde une démarche d'analyse des systèmes à aimants basée sur un mode opératoire exclusivement analytique. D'un côté, les modèles exacts des champs suggèrent des optimisations précises et rapides des dispositifs magnétomécaniques. D'autre part, appliqués au dimensionnement d'un joint de ferrofluide, ces modèles permettent des études paramétriques sur l'évolution de la pression du ferrofluide dans un entrefer en fonction des dimensions des aimants utilisés.

Ce mémoire présente la conception, la réalisation et la caractérisation d'un micro-haut-parleur en silicium destiné à des applications électroniques portables, telles que les tablettes et les téléphones cellulaires. L'objectif est d'évaluer le potentiel des microtechnologies pour améliorer la qualité sonore et le rendement électroacoustique, qui sont deux points faibles majeurs des micro-haut-parleurs actuels.En analysant les paramètres dont dépendent le rendement et la qualité sonore, nous montrons que le silicium monocristallin présente des propriétés particulièrement intéressantes pour réaliser la surface émissive et la suspension du transducteur. Une microstructure de la partie mobile est proposée pour satisfaire la double exigence d'une surface émissive très rigide, nécessaire à la qualité sonore, et d'une masse très faible, permettant d'augmenter le rendement. Les aimants et la bobine, qui constituent le moteur électrodynamique, sont également optimisés en utilisant conjointement des modèles analytiques et à éléments finis. La microfabrication du transducteur MEMS est étudiée, étape par étape. Elle repose sur l'utilisation d'un substrat SOI (silicium sur isolant), qui sert de base à la structuration des différents composants, et sur lequel sont rapportés des aimants massifs. La caractérisation électroacoustique des échantillons réalisés montre une très bonne qualité de reproduction sonore. Un niveau sonore de 80 dB à 10 cm est obtenu pour une puissance électrique de 0,5 W, ce qui place le rendement au niveau des micro-haut-parleurs du marché. Ces travaux montrent en outre que les technologies MEMS offrent des possibilités d'augmenter très largement le rendement.

Cette thèse porte sur l’identification de systèmes non linéaires représentables en séries de Volterra, et son application à des systèmes sonores. Les séries de Volterra, qui permettent de représenter une large classe de systèmes non linéaires, correspondent à un développement en série organisé par ordre d'homogénéité par rapport à l’entrée: chaque terme homogène est caractérisé par un noyau convolutif dont l’ensemble fournit une "signature complète" du système représenté. Les travaux présentés reposent sur le développement d’une étape préalable de séparation des termes de la série pour améliorer l’identification des noyaux de Volterra. Par rapport aux méthodes déjà existantes de séparation en ordres homogènes, basées sur des relations d’amplitudes entre signaux tests, l'approche adoptée dans cette thèse consiste à exploiter les relations de phase entre signaux afin d'obtenir une méthode robuste. Cela est tout d’abord obtenu de manière abstraite pour le cas de signaux d’excitations complexes. De cette idée, plusieurs méthodes adaptées au cas des signaux réels sont développées. Ceci amène à définir de nouvelles catégories de signaux pour décrire la sortie d’une série de Volterra, regroupant les contributions selon leurs propriétés de phase. Les méthodes de séparation proposées sont testées et appliquées à une pédale d’effet de guitare. Ensuite, des méthodes d’identification spécifiques aux nouveaux types de signaux sont présentées. Enfin, une méthode d’estimation des paramètres d’une représentation d’état à non-linéarités polynomiales est développée. Celle-ci est appliquée à un haut-parleur électrodynamique, dont les caractéristiques non linéaires sont étudiées. / This thesis addresses the identification of nonlinear systems that can be represented with Volterra series, and its application to audio systems. Volterra series give an input-output representation, approximated to within a given error, of any time-invariant continuous nonlinear system with fading memory. Technically, they correspond to a series expansion sorted by homogeneity order with respect to the input: each homogeneous term is characterized by a convolutive kernel whose set provides a "complete signature" of the modelled system. The works presented are based on the development of a preliminary step that consists in separating the series' terms to improve Volterra kernels' identification. Compared to existing homogeneous order separation methods, which are based on amplitude relationships between test signals, the approach chosen in this thesis is to exploit phase relationships between signals to obtain a robust method. This is first obtained in the theoretical case of complex excitation signals. From this idea, several methods suited to the use of real signals are developed. This leads to define new signals categories that describes the output of a Volterra series, sorting nonlinear contributions according to their phase properties. The proposed separation methods are applied and tested on a guitar pedal effect. Then, specific identification methods for the new types of signals are presented Finally, a method for estimating the parameters of a polynomial nonlinear state-space representation is developed. This is applied to an electrodynamic loudspeaker whose nonlinear characteristics are studied.

Le Haut-Parleur Digital Matriciel (HPDM) est un moyen de transduction électroacoustique qui reçoit comme entrée un signal numérique et qui effectue la conversion vers l'analogique directement dans l'air. Il est constitué de plusieurs éléments rayonnants disposés au sein d'une matrice. Ces éléments seront désignés par le terme «speaklet» lorsqu'ils sont de tailles réduites. Le rayonnement acoustique du HPDM est en effet très sensible à la taille de la matrice, ce qui le rend tout particulièrement adapté à la technologie MEMS. Cette thèse porte sur l'étude de HPDM MEMS piézoélectriques. Après une introduction qui débute par certaines généralités jusqu'à se focaliser sur le sujet, la thèse aborde les modélisations multiphysiques des HPDM étudiés, le dimensionnement des speaklets puis les tests expérimentaux. Des modèles analytiques ainsi que des simulations numériques et par éléments finis sont mis en place et permettent de prédire le comportement mécanique des speaklets présentés, les pressions rayonnées par les HPDM et les puissances électriques consommées. Les speaklets sont ensuite dimensionnés à partir de l'empilement technologique afin de maximiser le niveau de pression qu'ils génèrent. Des tests expérimentaux permettent alors de valider la majorité des modèles ou au contraire de revenir sur certains d'entre eux pour les optimiser ou montrer leurs limitations. Les résultats ont en effet montré l'importance de la prise en compte des contraintes résiduelles, qui provoquent une déformée initiale des speaklets et modifient leurs fréquences propres, rendant alors l'utilisation de grands rayons inefficaces. En accord avec les modèles, les speaklets possèdent un comportement dynamique linéaire, ce qui permet de les caractériser à l'aide de fonctions de transfert. La théorie et les enregistrements sonores montrent alors qu'un HPDM composé de tels speaklets permet dans le meilleur des cas de produire une pression identique à celle générée par la même matrice pilotée en analogique. Dans notre cas, des taux de distorsions supérieurs ont été obtenus lors des reconstructions digitales, à cause des réponses non uniformes des speaklets, dues à des résistances d'accès différentes. Le HPDM présenté possède cependant d'autres avantages, le plus important étant la très faible consommation électrique qu'il est théoriquement possible d'atteindre en utilisant les méthodes de charges et de décharges adiabatiques. Le HPDM piézoélectrique MEMS apparait donc comme étant une technologie prometteuse. L'optimisation de notre premier prototype à l'aide des outils développés doit en effet conduire à un HPDM capable de générer une pression équivalente à celle obtenue en mode analogique, mais avec un rendement électroacoustique beaucoup plus important. Les futurs travaux devront ensuite se concentrer sur la conception de speaklets non-linéaires et sur la forme du pulse de pression qu'ils génèrent, afin de gagner en niveau sonore. / The Digital Loudspeaker Array (DLA) is an electroacoustic transducer which receives as input a digital signal and performs the analog conversion directly into the air. It consists of a plurality of radiating elements arranged in a matrix. These elements will be designated by the term “speaklet” when they are reduced in size. The acoustic radiation of a DLA is indeed very sensitive to the size of the matrix due to differences in path length, which makes it especially suitable for MEMS technology. This thesis is on the study of a piezoelectric MEMS DLA. After an introduction that is increasingly focused on the subject, the thesis addresses the multiphysics modeling of the DLA, dimensioning of the speaklets and experimental tests. Analytical formulas, numerical simulations and finite element models are developed and used to predict the mechanical behavior of the presented speaklets, the pressure radiated by the DLA and the electrical power consumption. The speaklet are then dimensioned from the technological stack (set in advance) in order to maximize the pressure level. Experimental tests involving the use of an anechoic chamber, an optical interferometer, a vibrometer and an impedancemeter validate most of the models. Otherwise, these tests are usefull for improving some of them or for showing their limitations. The results have shown the importance of the residual stresses, which cause an initial deformation of the speaklets and modify their resonance frequencies, thus rendering ineffective the use of large radii. In accordance with the models, the static deflection of the speaklets is nonlinear but their dynamic behavior is linear. This enables characterizations using transfer functions. Theory and sound recordings show that a DLA made of such speaklets can produce in the best case the same pressure to that generated by the same matrix driven in an analog way. In our case, more distortions were obtained in digital reconstructions because of non-uniform responses of the speaklets, due to different access resistances. However, the presented DLA has other advantages, the most important being the very low power consumption it is theoretically possible to achieve using the adiabatic charge principle. The piezoelectric MEMS DLA thus appears as a promising technology. The optimization of our first prototype using the developed tools should indeed lead to a DLA able to generate an equivalent presure to that obtained with analog control, but with a far greater electroacoustic efficiency. Future work should then focus on the design of nonlinear speaklets and on the shaping of the pulse of pressure they generate, in order to increase the total pressure level.