Les activités de transport de passagers et de marchandises augmentent sans cesse dans le monde et en particulier dans l'Union Européenne, entre autres au bord des péages. Afin d'améliorer la fluidité et réduire les risques d'encombrements, une des solutions consiste à rendre les péages plus performants. L'objectif de cette thèse est d'améliorer la performance des systèmes d'identification de véhicules et de contribuer à la conception d'un système de classification des types de véhicules par ondes électromagnétiques pour application au télépéage. Ce système permet un paiement automatique sans arrêt des véhicules. La première partie de la thèse est consacrée à l'étude de deux systèmes d'identification de véhicules : RFID UHF et DSRC. Notre recherche s'est focalisée sur l'augmentation de la distance de communication ainsi que sur la réduction de la taille et du prix du système grâce à 5 nouvelles antennes à bas coûts, très directives et faciles à industrialiser. La deuxième partie est consacrée à l'étude d'un système de classification à distance des différents types de véhicules, basé sur les ondes diffusées par les véhicules. Il détecte la présence d'un véhicule et mesure la distance entre ce véhicule et le système avec une bonne précision. Ce système est basé sur la technique de radar Ultra-Large-Bande. Le signal émis est une impulsion monocyle de très courte durée. Dans cette partie, nous proposons et testons trois méthodes de classification de véhicules dans un environnement proche du milieu routier.

L'interaction entre l'antenne d'un téléphone mobile et son environnement proche (notamment la tête et la main de l'utilisateur) désadapte l'impédance de l'élément rayonnant, qui présente alors une impédance différente de celle de l'amplificateur de puissance. De plus, le contexte de la 4G introduit de nouvelles contraintes sur l'antenne pour garantir une bande de fonctionnement élargie et des débits accrus. Afin de résoudre les difficultés liées à l'interaction avec l'utilisateur, tout en considérant le contexte 4G, deux axes de recherches ont été étudiés dans ces travaux. La première solution évaluée consiste à insérer un réseau d'adaptation variable (ou tuner), entre l'élément rayonnant et le module front-end, afin de compenser la désadaptation de l'antenne et ainsi ramener une impédance proche de 50 Ohms à l'amplificateur de puissance. Des démonstrateurs ont été réalisés en utilisant la technologie CMOS SOI 130nm de STMicroelectronics. Les performances obtenues sont à l'état de l'art, mais le comportement bande étroite en phase du tuner a montré la nécessité de travailler sur son co-design avec l'antenne, afin de pouvoir démontrer l'intérêt du tuner. Le deuxième axe développé consiste à réaliser une antenne large bande, en conjuguant de manière intelligente les techniques de conception d'antennes et de circuits. Des démonstrateurs ont été fabriqués par procédé LDS-LPKF. Des prototypes de Smartphones ont été également proposés pour implémenter les antennes de manière réaliste afin de caractériser leur comportement en impédance et en rayonnement. Les mesures démontrent une bonne robustesse à l'effet de l'utilisateur (en termes d'adaptation), des efficacités du même ordre de grandeur que celles des téléphones commerciaux, tout en garantissant un fonctionnement dans les bandes de fréquences 4G et leur agrégation. L'aspect modulaire de la méthode et la possibilité d'avoir recours à l'intégration plastronique (composants intégrés sur plastique) des prototypes ouvrent de nombreuses perspectives, afin de traiter des applications diverses, dans les domaines du médical, des réseaux de capteurs ou de l'automobile.

La décroissance de la consommation électrique des dispositifs électroniques leur a permis une croissance sans précédent. Néanmoins, les éléments de stockage d'énergie (piles et batteries), bien qu'ayant initialement promus ce développement, sont devenus un frein à la prolifération des microsystèmes électroniques, de part leur durée de vie limitée ainsi que des considérations environnementales (recyclage). Pour palier à ce problème, la possibilité d'exploiter l'énergie de l'environnement immédiat du dispositif a été proposée et a fait l'objet de nombreuses recherches au cours des dernières années. En particulier, la récupération d'énergie mécanique exploitant l'effet piézoélectrique est l'une des pistes les plus étudiées actuellement pour la conception de microgénérateurs autonomes capables d'alimenter les dispositifs électroniques. Par ailleurs, dans ce domaine, il a été démontré qu'un traitement non-linéaire de la tension de sortie de l'élément actif permet d'améliorer les capacités de récupération de l'énergie vibratoire. L'une de ces approches, nommée "Synchronized Switch Harvesting on Inductor" (récupération par commutation synchronisée sur inductance) et consistant en une inversion de la tension de manière synchrone avec le déplacement, s'est montrée particulièrement efficace, pouvant augmenter la quantité d'énergie récupérée par un facteur supérieur à 10. Cette dernière conduit à un processus cumulatif qui augmente artificiellement la tension de sortie de l'élément piézoélectrique ainsi qu'à une réduction du déphasage entre tension et vitesse de déplacement ; ces deux effets conduisant à l'augmentation importante des capacités de conversion. Néanmoins, l'étude des microgénérateurs d'énergie s'est quasiment toujours faite en considérant une excitation sinusoïdale, ce qui correspond rarement à la réalité. Peu de travaux expérimentaux, et encore moins théoriques, ont été menés en considérant une excitation large bande ; ceci étant d'autant plus vrai pour les dispositifs incluant un élément non-linéaire. Ainsi l'objectif de cette thèse est d'étudier le comportement des récupérateurs d'énergie piézoélectriques interfacés de manière non-linéaire. Pour ce faire, différentes approches seront envisagées, en considérant le processus de commutation comme un " auto-échantillonnage " du signal, ou en appliquant des théories d'analyse stochastique pour quantifier les performances du dispositif. Ainsi, plusieurs formes d'excitation appliquée au système pourront être analysées, permettant d'étudier la réponse du système sous des conditions plus réalistes. Toujours dans l'optique d'une implémentation réaliste, un autre objectif de cette thèse consistera à évaluer l'impact de la récupération d'énergie par couplage sismique sur la structure hôte, démontrant la nécessité d'envisager le système dans sa globalité afin de disposer de systèmes performants capables de convertir efficacement l'énergie vibratoire sous forme électrique pour un usage ultérieur.

La nécessité d'une transmission sans fils des données à des débits élevés, à la fois fiables et avec de faible latence a donné lieu à ces dernières années à une succession de normes sans fil, allant de 3G-4G, WLAN à la cinquième génération (5G) des réseaux mobiles. Dans ce contexte, les équipementiers, ainsi que les opérateurs, doivent élaborer des méthodes d'essai standard précises et efficaces pour évaluer les performances des systèmes et des terminaux. Les méthodologies de test en direct par voie aérienne ("Over-The-Air") (OTA) visent à reproduire des environnements multi-trajets radio en laboratoire de manière répétable et contrôlable, en évitant les coûteuses mesures in-situ. L'objectif de cette thèse est de proposer une nouvelle méthodologie d'essai OTA, afin de reproduire la propagation des canaux radio, sur une large bande et d'évaluer les performances des systèmes sans fil dans des environnements réels. La thèse débute en présentant les bases de la chaîne radio et de certains modèles de chaînes présentés dans la littérature. Ensuite, un examen critique des méthodologies OTA existantes dans la littérature est fourni. Parmi les différentes méthodologies, nous avons opté pour l'approche de la chambre anéchoïde multi-sonde, qui consiste à déployer un certain nombre de sondes autour d'un équipement radio sous test et à les alimenter avec un émulateur d’évanouissements (fading). Cette méthodologie fournit une reproduction précise des caractéristiques des canaux spatiaux, qui sont nécessaires pour évaluer la performance des terminaux multi-antennes dans des environnements réels. L'avantage le plus important de cette méthodologie est la capacité d'imiter différents modèles de canaux en termes de résolution spatiale, d’évanouissements angulaire et temporel. Un outil de simulation a été développé pour étudier et déterminer les caractéristiques de l'installation OTA pour différents types de canaux d’intérêt. En particulier, le nombre et la mise en place des antennes nécessaires et la taille de l'installation ont été étudiés en fonction de la taille électrique du dispositif testé. Sur la base des études de dimensionnement, une configuration OTA expérimentale a été réalisée pour reproduire les caractéristiques des canaux dans l'espace tridimensionnel pour une plage de fréquences de 2 à 6 GHz. / The need for high data-rate, reliable and low latency transmission in wireless communication systems motivated a multitude of wireless standards, spanning from 3G-4G, WLAN to the upcoming fifth generation (5G) of mobile networks. In this context, technology providers, as well as operators, need to develop accurate and cost effective standard test methods, to evaluate devices performance. Over-The-Air (OTA) test methodologies aim to reproduce radio multipath environments in laboratory in repeatable and controllable manner, avoiding costly field test. The focus of this thesis is to propose a new OTA test methodology, in order to emulate radio channel propagation, over a wide band, and to evaluate the performance of the wireless systems in real environments. We start our study by introducing the basics of radio channel and some channel models presented in literature. Then a critical review of existing OTA methodologies in literature is provided. Among the different methodologies we opted for the multi-probe anechoic chamber approach, which consists into deploying a number of probes around a device, and feed them with fading emulator. This methodology provides an accurate reproduction of spatial channel characteristics, which are needed to assess the performance of multi-antenna terminals in real environments. The most important advantage of this methodology is the capability to emulate different channel model in term of spatial resolution, angular and temporal fading. A simulation tool was developed to investigate and determine the OTA setup under different channel condition. In particular the number and emplacement of antennas needed and the size of the setup were investigated as a function of the electrical size of the device under test. Based on the dimensioning studies, an experimental OTA setup was realized to reproduce the channel characteristics in the three dimensional space for a frequency range from 2 to 6 GHz.

Les travaux menés lors de cette thèse s’inscrivent dans le cadre général de la détection de cibles en utilisant une forme d’onde non-conventionnelle large bande. L’utilisation d’une forme d’onde large bande à faible PRF a été proposée par le passé une alternative aux traitements multi-PRF qui limitent le temps d’illumination de la scène. En effet, l’augmentation de la bande instantanée permet d’obtenir une meilleure résolution distance ; les cibles rapides sont alors susceptibles de migrer lors du temps de traitement, mais ce phénomène de couplage distance-vitesse peut être mis à profit pour lever les ambiguïtés. L’objectif de la thèse est alors de développer, pour une forme d’onde large bande avec faible PRF, des traitements prenant en compte la migration des cibles et capables de lever les ambiguïtés vitesse dans des scénarios réalistes. Les travaux se basent sur un algorithme de représentation parcimonieuse non-ambigüe de cibles migrantes, dans un cadre algorithmique Bayésien. Cet algorithme est en revanche développé sous certaines hypothèses, et des travaux de robustification sont alors entrepris afin de l’utiliser sur des scénarios plus réalistes. Dans un premier temps, l’algorithme est robustifié au désalignement des cibles par rapport à la grille d’analyse, puis modifié pour prendre également en compte une possible composante diffuse de bruit. Il est également remanié pour estimer correctement une scène comportant une forte diversité de puissance, où des cibles fortes masquent potentiellement des cibles faibles. Les différents algorithmes sont validés à la fois sur des données synthétiques et expérimentales. / The work conducted during this PhD falls within the general context of radar target detection using a non-conventional wideband waveform. More precisely, the use of a low-PRF wideband waveform has been proposed in the past as an alternative to the classical staggered-PRF processing used to mitigate velocity ambiguities that limits dwell time. Increasing the instantaneous bandwidth improves range resolution; fast moving targets are then likely to migrate during the coherent processing interval. This range-velocity coupling can then be used to mitigate velocity ambiguities. This PhD thesis aims at developing an algorithm able to provide unambiguous estimation of migrating targets using a low-PRF wideband waveform. It is based on a sparse representation algorithm able to unambiguously estimate migrating targets, within a Bayesian framework. However, this algorithm is developed under some hypothesis, and then requires robustification to be used on more realistic scenarii. First, the algorithm is robustified to the case of off-grid targets, and then upgraded to take into account a possible diffuse clutter component. On the other hand, the reference algorithm is modified to accurately estimate high dynamic range scenes where weak targets compete with strong targets. All the developed algorithms have been validated on synthetic and experimental data recorded by the PARSAX radar from the Technical University of Delft, The Netherlands.

Les antennes reconfigurables offrent de multiples fonctions en changeant dynamiquement leurs propriétés telles que la fréquence de fonctionnement, la polarisation, le diagramme de rayonnement ou toute combinaison de ces trois paramètres. Leur agilité et leur diversité créent de nouvelles possibilités d'applications pour les systèmes radio tels que les réseaux locaux, les liaisons par satellite et notamment la radio cognitive. Dans cette thèse, deux antennes reconfigurables en fréquence fonctionnant dans les bandes des standards sans fil actuels ont été proposées. Elles sont basées sur la modification de la géométrie du patch rayonnant. Leurs dimensions ont été optimisées par algorithmes génétiques embarqués et combinés à un logiciel de simulation électromagnétique. La commande de la reconfiguration de ces antennes est réalisée à l'aide d'un microcontrôleur qui pilote l'état des commutateurs (des diodes PIN). De ce fait, un système d'antenne reconfigurable intelligent dédié à la radio cognitive a été développé. / Reconfigurable antennas offer multiple functions by dynamically changing their properties such as operating frequency, polarization, radiation pattern, and a combination of all these factors. Their agility and diversity create a wide range of different and new applications for radio systems such as local networks, satellites, and especially in cognitive radio. In this thesis, two new frequency reconfigurable antennas are proposed. The frequency reconfiguration is obtained by changing the geometry of radiating patch. Their dimensions have been optimized by genetic algorithm embedded in the electromagnetic simulation software. These antennas operate at the frequency band for IEEE 802.11b/g standard with satisfactory radiation characteristics. This thesis also presents a method of controlling the operation of the frequency reconfigurable antenna by a micro-controller. The operation of electronic switches (PIN diodes) are carried out through programs which allows an adaptive operating system like smart antennas and work well in cognitive radio environment.

Le travail présenté dans ce manuscrit porte sur le développement d’un simulateur de cible (RTS) pour radars automobiles 77 GHz. Afin de proposer des véhicules toujours plus sûrs, les constructeurs automobiles développent des systèmes ADAS de plus en plus performants. On assiste aujourd’hui à la démocratisation des radars automobiles d’alerte à la collision et de régulation de distance. La généralisation de tels systèmes sur des véhicules de série va nécessiter le recours accru à des moyens de tests, chez les constructeurs et dans les centres de contrôle technique. Pour pouvoir tester et calibrer les radars, il est nécessaire d’utiliser des RTS. Ces appareils permettent de simuler les scénarios rencontrés par le radar, ceux-ci devenant plus complexes avec le développement des voitures autonomes. Une cible est définie par trois paramètres : une vitesse, une distance et une SER. Afin de répondre à des exigences drastiques, Autocruise développe ses propres RTS pour des bancs de test de production et de R&D. Ils doivent s’adapter à tout radar fonctionnant sur la bande 76 – 81 GHz, avec différentes modulations et une bande de fréquence supérieure à 800 MHz. Le système doit être à bas coût, de faibles dimensions et flexible pour être intégré dans différentes applications. Le principal verrou technologique est la réalisation d’une ligne à retard variable, capable de simuler des distances comprises entre 1 m et 250 m, avec une résolution de 0,2 m et permettre le contrôle de la SER. Un compromis devra être trouvé afin de répondre aux spécifications. L’étude a montré l’impossibilité de couvrir l’ensemble de la plage de distances avec une seule technologie. Une architecture hybride est indispensable. Une ligne à retard hybride reconfigurable large bande est présentée. / The work presented in this thesis concerns the development of an automotive radar target simulator for 77 GHz radar sensors. In order to continue offering safer vehicles, manufacturers develop more and more performant ADAS systems. We are witnessing a democratization of automotive radar sensors for adaptive cruise control and collision warning. The generalization of such systems on standard cars will require an increased use of test devices both at the manufacturers and in technical control centers. To test and calibrate radars, it is necessary to use Radar Target Simulators (RTS). These devices enable to simulate situations encountered by the radar. Furthermore, these scenarios are becoming increasingly complex with the arrival of autonomous vehicles. A target is defined by three parameters: distance, velocity and radar cross-section (RCS). In order to meet drastic requirements, ZF TRW Autocruise develops its own RTS for production test benches and R&D. RTS must adapt to all radars within a 76 – 81 GHz frequency band, with different modulations and a frequency bandwidth higher than 800 MHz. The system must present the advantages of being a low-cost system, with small dimensions and flexible to be integrated in different applications. The major blocking point is the design of a reconfigurable delay line, able to simulate distances between 1 m and 250 m with a resolution of 0.2 m on a large frequency band and also allowing control of RCS. A compromise will have to be found in order to meet the different specifications. The study showed the impossibility to cover the entire range of distances with one single technology. A hybrid architecture is necessary. A hybrid, tunable, wideband delay line is at study.

Les antennes à polarisation circulaire (CP) sont de plus en plus utilisées dans les systèmes de communications spatiaux et terrestres. Le besoin d’intégration est sans cesse plus important, il est donc nécessaire de proposer, de mettre au point des aériens toujours plus compacts et aux performances (adaptation, rayonnement, gain, efficacité, taux d’ellipticité) optimisées. L’objectif de cette thèse est donc de concevoir des antennes planaires, large bande ou multi-bande, à polarisation circulaire et aux performances optimisées. Afin d’atteindre ces objectifs, le travail a été divisée en plusieurs phase, allant de la conception d’une antenne CP à large bande jusqu’à la conception d’une antenne patch à polarisation circulaire tri bandes GNSS. Tout d’abord une étude bibliographique sur les antennes planaires a été faite. Celle-ci a permis de comparer leurs différentes performances, leurs avantages et inconvénients. Ensuite, une antenne patch CP à éléments parasites a été conçue fabriquée et mesurée. On s’est attaché à optimiser sa bande de fonctionnement. En tenant compte des études bibliographiques déjà faites, et en se basant sur la structure de l’antenne CP à large bande validée lors de la phase précédente, une nouvelle antenne plaquée CP GNSS tri bandes a également été conçue réalisée et mesurée. L’essentiel du travail a consisté à minimiser son encombrement tout en conservant des performances électromagnétiques satisfaisantes dans les trois bandes de fréquences objectifs : L2, E6 et L1. On s’est particulièrement attaché à obtenir un bon taux d’ellipticité sur une large ouverture rayonnante. La dernière étape de cette thèse a consisté à aller encore plus loin dans l’amélioration des performances de l’antenne CP GNSS multi bandes particulièrement en améliorant son efficacité. Une excitation par fente a finalement été utilisée après comparaison des performances obtenues via différentes techniques (alimentation coaxiale, fentes, etc…). / Circular polarized antennas (CP) are greatly used in space and terrestrial communication systems. Furthermore, the need for communication systems integration is increasingly important. Therefore, it is necessary to propose and develop more compact antenna design with optimized performance (adaptation, radiation, gain, efficiency, axial ratio).The objective of this thesis is to design planar antennas, broadband or multi-band, with circular polarization and optimized performances. To achieve these objectives, the work was divided into several stages, from the design of a wideband CP antenna to the design of a GNSS tri-band circular polarized patch antenna. Firstly, a literature study of planar antennas has been conducted. Different designs have been examined and contrasted to evaluate their performances. Secondly, a wideband CP patch antenna with parasitic elements has been designed manufactured and measured. It was sought to optimize its operating band. Considering the bibliographical study that was already carried out, and based on the wideband CP antenna structure that was validated during the previous phase, a new GNSS tri-band CP patch antenna was also designed, fabricated and measured. Most of the work was done on minimizing its size while maintaining satisfactory electromagnetic performance in the three required GNSS frequency bands : L2, E6 and L1. Special attention was directed towards getting a good axial ratio over a wide radiating aperture. The last phase of this thesis was to go even further in improving the CP GNSS multi-band antenna's performance, particularly by improving its efficiency. Excitation slots were finally used after a comparison was made between the different performances obtained through the different design techniques (coaxial feed, slots, etc ...).

Les télécommunications sont devenus indispensables dans notre monde actuel. De plus, le volume des données échangées ne cesse de croître. En effet, nous pouvons transmettre nos photos, nos vidéos au monde entier. Nonobstant, nous ne voulons pas attendre pour les avoir, ce qui exige un débit de données très important et par conséquent des signaux avec des bandes passantes plus larges. Les satellites de télécommunications doivent donc s’adapter, c'est pourquoi nous proposons dans ces travaux la recherche de filtre à large bande avec une recherche de compacité et de faibles pertes. Nous nous sommes intéressés à l'utilisation de matériaux céramiques qui permettent d'obtenir de bonnes performances vis à vis de nos besoins. Notre travail est aussi rendu possible par le développement de procédés de fabrication additifs, comme par exemple la stéréolithographie, qui va nous permettre de nous affranchir fortement de règles de dessin contraignantes que nous pourrions avoir en utilisant des procédés classiques. Nous avons développé des filtres avec de larges bandes passantes autour de 4GHz. Une première étude nous a permis de rechercher des concepts qui permettent d'obtenir de forts couplages, conditions sine qua non pour réaliser ces filtres. Plusieurs concepts sont présentés ainsi que leur fabrication et leur mesures. Nous avons ainsi démontré expérimentalement que les concepts proposés, à base de pièces monoblocs céramiques, sont capables de produire des filtres à bandes passantes supérieures à 60 % (voire même 110 % pour une version améliorée). / Every day, the data exchanges increase thanks to the new technologies. We can keep our files, our pictures, our videos online to have an access anywhere on the planet (for now). In this way, the data output of the telecommunication systems has to be increased in order to satisfy the more and more demanding users. One way to allow this is to increase the bandwidths of the different signals, making possible to transmit more data at the same time. In this work, we will develop wide bandpass filters dedicated to space telecommunications. For that purpose, we need them to be compact, with low insertion loss and a limited number of parts to assemble. Consequently, we are interested to use resonators made with ceramic materials that permits to reach such properties. Moreover, these materials are compatible with stereolithography, an additive manufacturing process. Such technology is here very useful for our purpose since its design freedom allows the creation of almost all kind of geometries. To realize such wide bandpass filters, we need strong couplings between the different resonators and also for the accesses, so we will present our studies focused on reaching these specific objectives. Then, we will present different designs of wide bandpass filter around 4GHz. After different generation of ceramic based components, we are be able to experimentally create a 60% bandwidth (even 100% for our last version) very compact bandpass filter filling the objectives of this PhD thesis.

Ce travail de recherche présente une extension de la construction classique des modèles réduits (ROMs) obtenus par analyse modale, en dynamique numérique des structures linéaires. Cette extension est basée sur une stratégie de projection multi-niveau, pour l'analyse dynamique des structures complexes en présence d'incertitudes. De nos jours, il est admis qu'en dynamique des structures, la prévision sur une large bande de fréquence obtenue à l'aide d'un modèle éléments finis doit être améliorée en tenant compte des incertitudes de modèle induites par les erreurs de modélisation, dont le rôle croît avec la fréquence. Dans un tel contexte, l'approche probabiliste non-paramétrique des incertitudes est utilisée, laquelle requiert l'introduction d'un ROM. Par conséquent, ces deux aspects, évolution fréquentielle des niveaux d'incertitudes et réduction de modèle, nous conduisent à considérer le développement d'un ROM multi-niveau, pour lequel les niveaux d'incertitudes dans chaque partie de la bande de fréquence peuvent être adaptés. Dans cette thèse, on s'intéresse à l'analyse dynamique de structures complexes caractérisées par la présence de plusieurs niveaux structuraux, par exemple avec un squelette rigide qui supporte diverses sous-parties flexibles. Pour de telles structures, il est possible d'avoir, en plus des modes élastiques habituels dont les déplacements associés au squelette sont globaux, l'apparition de nombreux modes élastiques locaux, qui correspondent à des vibrations prédominantes des sous-parties flexibles. Pour ces structures complexes, la densité modale est susceptible d'augmenter fortement dès les basses fréquences (BF), conduisant, via la méthode d'analyse modale, à des ROMs de grande dimension (avec potentiellement des milliers de modes élastiques en BF). De plus, de tels ROMs peuvent manquer de robustesse vis-à-vis des incertitudes, en raison des nombreux déplacements locaux qui sont très sensibles aux incertitudes. Il convient de noter qu'au contraire des déplacements globaux de grande longueur d'onde caractérisant la bande BF, les déplacements locaux associés aux sous-parties flexibles de la structure, qui peuvent alors apparaître dès la bande BF, sont caractérisés par de courtes longueurs d'onde, similairement au comportement dans la bande hautes fréquences (HF). Par conséquent, pour les structures complexes considérées, les trois régimes vibratoires BF, MF et HF se recouvrent, et de nombreux modes élastiques locaux sont entremêlés avec les modes élastiques globaux habituels. Cela implique deux difficultés majeures, concernant la quantification des incertitudes d'une part et le coût numérique d'autre part. L'objectif de cette thèse est alors double. Premièrement, fournir un ROM stochastique multi-niveau qui est capable de rendre compte de la variabilité hétérogène introduite par le recouvrement des trois régimes vibratoires. Deuxièmement, fournir un ROM prédictif de dimension réduite par rapport à celui de l'analyse modale. Une méthode générale est présentée pour la construction d'un ROM multi-niveau, basée sur trois bases réduites (ROBs) dont les déplacements correspondent à l'un ou l'autre des régimes vibratoires BF, MF ou HF (associés à des déplacements de type BF, de type MF ou bien de type HF). Ces ROBs sont obtenues via une méthode de filtrage utilisant des fonctions de forme globales pour l'énergie cinétique (par opposition aux fonctions de forme locales des éléments finis). L'implémentation de l'approche probabiliste non-paramétrique dans le ROM multi-niveau permet d'obtenir un ROM stochastique multi-niveau avec lequel il est possible d'attribuer un niveau d'incertitude spécifique à chaque ROB. L'application présentée est relative à une automobile, pour laquelle le ROM stochastique multi-niveau est identifié par rapport à des mesures expérimentales. Le ROM proposé permet d'obtenir une dimension réduite ainsi qu'une prévision améliorée, en comparaison avec un ROM stochastique classique / This work deals with an extension of the classical construction of reduced-order models (ROMs) that are obtained through modal analysis in computational linear structural dynamics. It is based on a multilevel projection strategy and devoted to complex structures with uncertainties. Nowadays, it is well recognized that the predictions in structural dynamics over a broad frequency band by using a finite element model must be improved in taking into account the model uncertainties induced by the modeling errors, for which the role increases with the frequency. In such a framework, the nonparametric probabilistic approach of uncertainties is used, which requires the introduction of a ROM. Consequently, these two aspects, frequency-evolution of the uncertainties and reduced-order modeling, lead us to consider the development of a multilevel ROM in computational structural dynamics, which has the capability to adapt the level of uncertainties to each part of the frequency band. In this thesis, we are interested in the dynamical analysis of complex structures in a broad frequency band. By complex structure is intended a structure with complex geometry, constituted of heterogeneous materials and more specifically, characterized by the presence of several structural levels, for instance, a structure that is made up of a stiff main part embedding various flexible sub-parts. For such structures, it is possible having, in addition to the usual global-displacements elastic modes associated with the stiff skeleton, the apparition of numerous local elastic modes, which correspond to predominant vibrations of the flexible sub-parts. For such complex structures, the modal density may substantially increase as soon as low frequencies, leading to high-dimension ROMs with the modal analysis method (with potentially thousands of elastic modes in low frequencies). In addition, such ROMs may suffer from a lack of robustness with respect to uncertainty, because of the presence of the numerous local displacements, which are known to be very sensitive to uncertainties. It should be noted that in contrast to the usual long-wavelength global displacements of the low-frequency (LF) band, the local displacements associated with the structural sub-levels, which can then also appear in the LF band, are characterized by short wavelengths, similarly to high-frequency (HF) displacements. As a result, for the complex structures considered, there is an overlap of the three vibration regimes, LF, MF, and HF, and numerous local elastic modes are intertwined with the usual global elastic modes. This implies two major difficulties, pertaining to uncertainty quantification and to computational efficiency. The objective of this thesis is thus double. First, to provide a multilevel stochastic ROM that is able to take into account the heterogeneous variability introduced by the overlap of the three vibration regimes. Second, to provide a predictive ROM whose dimension is decreased with respect to the classical ROM of the modal analysis method. A general method is presented for the construction of a multilevel ROM, based on three orthogonal reduced-order bases (ROBs) whose displacements are either LF-, MF-, or HF-type displacements (associated with the overlapping LF, MF, and HF vibration regimes). The construction of these ROBs relies on a filtering strategy that is based on the introduction of global shape functions for the kinetic energy (in contrast to the local shape functions of the finite elements). Implementing the nonparametric probabilistic approach in the multilevel ROM allows each type of displacements to be affected by a particular level of uncertainties. The method is applied to a car, for which the multilevel stochastic ROM is identified with respect to experiments, solving a statistical inverse problem. The proposed ROM allows for obtaining a decreased dimension as well as an improved prediction with respect to a classical stochastic ROM