Il y a plusieurs systèmes pour mélanger le signal de l'antenne au signal d'un oscillateur local pour obtenir la fréquence intermédiaire. Dans tous les cas on utilise un élément non-linéaire pour produire la FI: une diode, un tube ou un transistor:

• On peut utiliser un tube bi-grille où les deux signaux sont appliqués à une grille séparée. Ces tube n'avaient pas de bonnes caractéristiques et n'ont plus été utilisé à partir des années 1930. On ne trouve plus de récepteurs à tube bi-grille en état de fonctionnement.

• On peut utiliser un tube dont une partie des électrodes forment un oscillateur. Les premières électrodes forment l'oscillateur, tandis que le signal d'antenne est appliqué à la seconde grille de commande. Selon le nombre d'électrodes, nous avons une hexode, une heptode ou une octode.

• On peut utiliser un tube qui combine un oscillateur (sous forme de triode) et un tube mélangeur (heptode) qui reçoit le signal d'antenne sur sa première grille.

• Pour les fréquences plus élevées (FM) on utilise une triode oscillatrice et le signal est ajouté à une seconde triode qui reçoit sur la grille à la fois le signal d'antenne et le signal de l'oscillateur local.

• Pour les fréquences encore plus élevées on utilise un oscillateur et une diode mélangeuse. A ces fréquences, les tubes avaient de si mauvaises caractéristiques que c'était la seule méthode possible.

Le mélange du signal d'antenne au signal de l'oscillateur local (dans le cas d'un récepteur) est comparable au mélange du signal audio au signal de l'oscillateur (émetteur AM). Si on utilise des composants différents, c'est que les puissances sont différentes.

Nous décrivons maintenant quelques systèmes qui ont été uilisés.

Le premier circuit à gauche est le schéma de base d'un étage changement de fréquence américain. Le circuit oscillant est placé entre la cathode et la première grille. Le tube amplifie grâce à la seconde grille qui agit comme anode à potentiel fixe (montage à anode commune pour l'oscillateur). Ce montage permet de réduire l'influence de l'oscillateur sur le circuit d'antenne.

Le schema à gauche est un montage pratique en provenance d'une radio Schaub Koralle des années 1950. Le tube changeur de fréquence est une heptode EK90 / 6BE6. Cette radio utilise un schéma typiquement américain des années 1930.

Dans tous les circuits pratiques, on utilise le code couleurs suivant:

• vert: signal HF (haute fréquence antenne)
• jaune: controle automatique du volume (CAV) si d'application
• rouge: oscillateur local (hétérodyne)
• bleu: fréquence intermédiaire

Nous sommes maintenant dans les années 1930 et la crise économique vient de frapper le pays de plein fouet. Le but est de fabriquer des récepteurs aussi bon marché que possible, avec 5 tubes seulement: une octode ou heptode comme amplificateur et changement de fréquence, une pentode comme amplificateur fréquence intermédiaire, une diode-triode pour la détection, une pentode de puissance et une diode de redressement.

Dans certains cas, l'heptode mélangeuse n'a pas de grille d'arrêt, ce n'est pas vraiment nécessaire pour les postes qui sont branchés directements ur le secteur et dont la tension redressée est d'environ 110V.

Dans certains cas (récepteurs le meilleur marché possible), on a utilisé une triode-pentode comme étage mélangeur (tube AC/TP utilisé dans les années 1930). Le signal RF a rrive sue la grille 1 via un contact sur le dessus du tube pour éviter les interférences. Malgré la présence d'un oscillateur séparé, les caractéristiques de ce tube ne sont pas très bonnes, et le tube est généralement précédé d'une pentode HF pour amplifier le signal d'antenne. La tension d'oscillation est passée de l'oscillateur à la pentode via la cathode qui est commune aux deux systèmes.

Les montages utilisant ce tube sont conçus de telle manière à avoir un effet "autotune", la fréquence de l'oscillateur local change légèrement par l'action du signal de l'émetteur. Ces postes sont en effet destinés à la réception des émetteurs locaux. Le tube AC/TP était surtout utilisé en Grande Bretagne avant la seconde guerre mondiale.

Aux Etats Unis, tous les récepteurs de cette époque sont construits selon le même moule (avec une heptode) par de petits fabricants locaux. C'est le récepteur "all american five" qui est construit le meilleur marché possible, donc sans transfo d'alimentation.

Quelques schémas de récepteurs radio de l'entre deux guerres sont décrits ici.

Récepteurs européens de l'entre deux guerres: octode
En Europe on donne la préférence à l'octode qui ressemble intérieurement à une triode-heptode avec circuit oscillant séparé de la partie antenne. Le fonctionnement de ces tubes est décrit sur la page de l'octode.

Si on utilise une telle formulation, c'est pour deux raisons: éviter de payer des royalties (le montage triode-heptode a été breveté par telefunken) et des taxes (calculées sur le nombre d'éléments actif d'un récepteur).

Comme il n'y a qu'une seule grille écran, il y a un risque que le signal de l'oscillateur se retrouve sur le circuit d'antenne (le tube n'a pas de grille-écran entre la partie oscillateur et la partie mélangeur).

Après la seconde guerre mondiale, on continue à utiliser des heptodes dans les radios portatives à lampes. La consommation doit être la plus basse possible, et une heptode (DK96) n'a besoin que d'un seul filament comparé aux autres systèmes.

Les rares radio portables qui peuvent recevoir la FM doivent utiliser une triode (DC90) ou une pentode montée en triode (DF97) en montage auto-oscillant (un montage qui sera repris dans les récepteurs transistorisés).

Ces tubes spécifiques fonctionnent sous une tension de 90V et nécessitent une tension de chauffage de 1.3V 25mA. Pour permettre une puissance de chauffage si basse, les tubes doivent avoir un chauffage direct (pas de cathode). Le courant anodique qu'un tel tube peut débiter est limité: une pentode de puissance peut fournir un courant de 5mA pour une puissance audio de 100mW, mais c'est mieux que les transistors de l'époque.

Appareils sur secteur: triode-heptode
On passe à un tube avec triode-heptode après la seconde guerre mondiale comme le tube ECH35 et puis ECH81. La triode est l'oscillateur local (hétérodyne) et l'heptode assure le changement de fréquence. Ce tube a un fonctionnement plus stable (fonction oscillatrice séparée) et peut monter un peu plus haut en fréquences.

Ce tube sera utilisé dans pratiquement toutes les radios à lampes après la seconde guerre mondiale. Ces radios à lampes d'après la seconde guerre mondiale sont décrites sur cette page. Des millions de récepteurs utiliseront ce tube, soit en version ECH81 (transfo fournissant le 6.3V, filaments alimentés en parallèle), soit en version UCH81 (récepteurs meilleur marché avec tous les filaments en série sur le secteur).

Dans le cas d'un récepteur combiné AM/FM on utilise un tuner séparé en FM (voir ci-dessous). Le tube mélangeur AM est alors utilisé comme premier étage amplificateur de fréquence intermédiaire. La triode est mise hors fonction ou est utilisée comme préamplificateur audio, la grille de la triode et celle de l'heptode étant disponibles (non interconnectées).

La fréquence intermédiaire en FM étant plus élevée (10.7MHz au lieu de 455kHz), il faut un étage supplémentaire pour arriver à un signal suffisamment fort pour attaquer le circuit détecteur. La fréquence intermédiaire plus élevée est nécessaire pour obtenir une bande passante plus large de 300kHz pour la FM tandis qu'elle est de 9kHz pour la modulation d'amplitude.

Il y a deux circuits accordés haute fréquence (avant et après le préampli) et il y a chaque fois une combinaison par bande sélectionnée. Les circuit accordés sont moins sélectifs à ces fréquences élevées et on a intérêt à réduire le plus rapidement possible la bande passante pour réduire les parasites.

L'oscillateur est une triode, suivi d'une seconde triode branchée en cathode suiveuse (étage tampon). Le tube 12AU7 est équivalent au ECC82.

Le tube mélangeur (mixer) est une heptode (pentagrid converter) avec le signal de l'oscillateur sur la grille 1 et le signal de l'antenne sur la grille 3. Les grilles 2 et 4 sont des grilles écran et la grille 5 est une grille suppresseuse. Une heptode a un rendement à la conversion un peu moins bon, mais cet inconvénient est compensé par le tube préamplificateur. L'étage préamplificateur enpèche également que le signal de l'oscillateur ne se retrouve sur l'antenne (également un inconvénient des heptodes).

Un équivalent européen du 6BE6 est le EK90 qui était principalement utilisé en Grande Bretagne où il y avait à l'époque une interdiction d'utiliser des tubes avec plusieurs fonctions. L'heptode était considérée comme un tube avec une seule fonction, tandis que la triode-octode avait deux fonctions. La BVA (British Valve Association était un cartel pour protéger les fabricants anglais contre l'influence étrangère. Le résultat était que les tubes de radio étaient vendus deux fois plus chers en Angleterre qu'en Amérique ou en Europe continentale. Et au début de la seconde guerre mondiale, les fabricants anglais étaient à la traine en comparaison des fabricants en Allemagne.

Dans le second exemple plus facile à déchiffrer on utilise un tube 6AQ8 / ECC85. Cette dernière double triode est normalement utilisée comme front end dans les récepteurs FM et peut monter à 100MHz.

Le signal d'antenne (RF) est injecté sur la première grille et le signal de l'oscillateur arrive sur la seconde grille de commande (troisième grille). Les deux grilles de commande sont donc relativement interchangeables. On ne le voit pas sur le schéma, mais ce circuit est précédé d'une pentode amplificatrice haute fréquence. Ce schéma provient également d'un récepteur ondes courtes.

FM et VHF (télé): triode double
En FM et VHF (télévision) on utilise une triode double (oscillateur et mélangeur). Le tube standard est le ECC81 qui sera remplacé par le ECC85. Le changement d'émetteur ne se fait pas par des condensateurs variables, mais par des inductances variables.

Le pentodes et les tubes avec encore plus de grilles ne fonctionnent pas bien à ces fréquences élevées, le bruit de fond est trop important.

Si un gain plus élevé est nécessaire, on ajoute un étage HF contenant une double triode montée en cascode. Ce montage était présent dans certains téléviseurs haut de gamme. Les amplificateurs d'antenne étaient également pourvus d'un tel montage.

Premiers tuners UHF américains: mélange par diode
Pour les fréquences encore plus élevées, il n'est pas possible d'utiliser une triode, mais il faut passer à une diode (cristal). Les caractéristiques non-linéaires de la diode font apparaitres les différentes fréquences intermédiaires. Une description technique du mélange par diode et les applications pratiques se trouvent ici.

Les étages à diode étaient utilisés dans les syntonisateurs UHF (télévision) avant l'apparition des tubes à frame grid (grille sur cadre). Le fil de la grille est bobiné sur un cadre rigide, ce qui permet à la fois de réduire la distance entre la cathode et la grille et l'épaisseur du fil.

Le schéma à gauche a une triode amplificatrice (signal d'antenne et une seconde triode comme oscillateur local (triodes A2521). La moyenne fréquence utilise d'abord un étage cascode qui produit un gain élevé avec un faible bruit de fond (double triode ECC85) suivi de deux pentodes EF80. Ce type de circuit ne donnait pas de très bons résultats et le pourcentage de téléviseurs ayant un tuner UHF est retombé de 35% en 1953 à 9% en 1958.

Le problème était une sensibilité trop faible: ce récepteur n'était en mesure que de recevoir les émetteurs locaux (de la ville). La sélectivité est également trop faible (réjection des fréquences image): en VHF, les fréquences images se trouvent hors de la bande VHF (I et III) et il ne peut donc pas avoir d'interférence. En UHF, la fréquence image se trouve à environ 75 à 80MHz de la fréquence voulue. Le circuit d'accord HF doit être en mesure de filtrer ces fréquences images.

Tuners UHF européens: deux triodes
Philips lance plusieurs tuners UHF qui peuvent être ajoutés à des téléviseurs existants, puis qui sont intégrés dans les nouveaux modèles. A ce moment Philips est à la pointe des tuners et ceux-ci sont utilisés dans de nombreux téléviseurs. Une entreprise qui fabrique également des syntoniseurs est CBRT (Compagnie Belge de Radio et Télévision) établie à Bruges et qui est une collaboration de plusieurs fabricants belges pour fabriquer collectivenment des composants critiques. CBRT sera racheté par après par Philips (encore un concurrent de moins) et le centre produira pendant plusieurs années la plus grande partie des téléviseurs Philips.

On utilise deux triodes séparées à montage à grille commune (permettant d'éliminer la capacité de Miller). Ce sont des tubes à grille cadre ayant un gain plus élevé et des capacités inter-électrodes limitées. Le PC86 utilisé dans l'étage préampli sera remplace dans les dernières vesions par un PC88 plus linéaire.

Un autre problème est que l'étage préamplificateur est à large bande (le circuit accordé se trouve sur l'anode). Il reçoit donc tous les signaux de la bande. Comme la triode n'est pas très linéaire, elle produit une intermodulation. C'est ce qu'on recherche pour le changement de fréquence, mais ici c'est un phénomène qu'on préfère éviter. Le problème ne se pose pas au début (la bande UHF n'est pas encore très utilisée), mais le problème ne pourra être évité que plus tard, d'abord avec un tube plus adapté, puis bien plus tard avec un circuit d'accord à l'entrée.

Beaucoup plus tard (on en est déjà aux transistors), les téléviseurs européens envoyent le signal moyenne fréquence issu du module UHF au module VHF où il recevait une amplification (et un second changement de fréquence). On pouvait ainsi éliminer plusieurs transistors moyenne fréquence.