| Les premières lampes amplificatrices réalisées pendant l'interbellum. |
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Mais ce n'est pas que ces premiers tubes étaient utilisés dans des amplificateurs audio avec push pull de 20W ou plus: l'écoute de la radio se faisait avec des écouteurs et les lampes (une ou plusieurs) étaient utilisées comme préamplificateur. A cette époque il y avait très peu de parasites: pas d'alimentations à commutation, pas d'access point wifi, pas d'ordinateurs,... Il y avait quelques émetteurs puissants (générateur d'Alexanderson et émetteur à arc), mais surtout des petits émetteurs. Ces émetteurs qui n'étaient pas brouillés par les parasites pouvaient être reçus à longue distance: ce n'était pas principalement un problème de sélectivité, mais de sensibilité: un circuit accordé était suffisant dans les premières années.
Au débutMais revenons en arrière, au tout début de la radio...La diode a été inventée par Fleming en 1904 (dépose du brevet en Grande Bretagne), basée sur un effet décrit par Edison dans les lampes à incandescence. Quelques années plus tard, en 1906, Lee de Forest invente la triode, une lampe avec une électrode supplémentaire, la grille, placée entre la cathode et l'anode et qui permet de moduler le flot d'électrons. Les émissions à haute puissance étaient réalisées par un générateur d'Alexanderson, souvent couplé à un multiplicateur de fréquence basé sur une inductance saturable (fonctionnant comme un doubleur de fréquence). Il s'agit d'un générateur mécanique qui sera remplacé par un émetteur à arc, basé sur le principe qu'un arc électrique couplé à un circuit accordé produit une oscillation continue. L'émetteur à arc peut atteindre une puissance de 500kW. L'émetteur à bord du Titanic était encore un émetteur à étincelles (oscillations amorties) qui a précédé l'émetteur à arc.
Dans un sinus il y a deux pics d'intensité (positif et négatif) qui produisent deux pics redressés en sortie de l'inductance. Il suffit alors de faire passer le signal par un circuit accordé sur la fréquence double pour avoir un sinus à la fréquence de sortie double. L'évolution pendant l'entre deux guerres est très chaotique, avec plusieurs systèmes qui cohabitent. Les émetteurs à étincelles sont finalement interdits, car ils émettent sur une très large bande de fréquences. Marconi dépose des brevets et en rachète d'autres et devient pratiquement le seul à pouvoir fournir des installation de radio (à l'époque surtout à bord de navires). Il est spécifié qu'une installation vendue par Marconi ne peut communiquer qu'avec une autre installation Marconi. Les composants qui sont vendus aux particuliers ne peuvent être utilisés que pour des expérimentations. Les différents brevets entravent le développement de systèmes plus performants, car quelle que soit l'amélioration apportée à un système, il y a toujours l'un ou l'autre brevet qui bloque l'application pratique. Quand on a un brevet aussi large que "les émission radio", il est difficile de passer outre. Les personnes qui enregistrent les brevets ne sont pas des techniciens et acceptent souvent des applications qui ont déjà été déposées par quelqu'un d'autre. On s'est rendu compte plus tard que Lee de Forest a profité plusieurs fois de la méconaissance des brevets exitants pour déposer ses propres brevents, qui reprennent une invention qui a déjà été brevetée. A partir des années 1920 on a fabriqué les premières triodes de puissance. A cette époque la puissance est de 250W, faible en comparaison d'un émetteur à arc, mais les triodes sont plus faciles à utiliser.
Les triodesLes premières triodes n'avaient pas un vide poussé (impossible à obtenir au début), ce qui les rendaient peu fiables. A cette époque la recherche allait dans tous les sens et la fabrication des lampes était manuelle, ce qui fait que les tubes avaient des caractéristiques fort différentes, même dans un même lot.La cathode était le filament même, ce qui obligeait les utilisateurs à utiliser des accus pour la tension de chauffage (pour éviter le ronflement du secteur). Le filament devait être chauffé jusqu'à incandescence car la cathode en oxyde de barium n'était pas encore développée. Pendant la première guerre mondiale les français ont développé une triode, le modèle TM (télégraphie militaire) produite à grande échelle et qui a été reprise sans modifications par les alliés. On se rend compte que pour avoir un fonctionnement suffisamment stable pour une application militaire il faut le vide le plus poussé possible. 
Une triode pratiquement identique est développée par les anglais sur la base de la triode francaise, elle reçoit simplement le nom de "R" (pour receiver). Ce modèle est produit par différents fabricants et la qualité est fort différente. Le schéma montre une grille sous forme de trait ondulé, qui ressemble très fort à la forme spiralée de la grille. La détection s'effectue également avec une triode dont la résistance de fuite de grille a une valeur très élevée de 2MΩ, déplaçant de point de fonctionnement de telle manière que le tube n'amplifie que les pics positifs. Sur le schéma montré ici la triode ne sert que de détectrice et d'amplificatrice basse fréquence. Elle sert surtout à éviter de charger le circuit accordé (ce qui améliore la sélectivité du circuit accordé), car l'amplification du tube près du point de coupure est très faible. Un poste de TSF où la triode est utilisée en amplificatrice haute fréquence se trouve ici: Musée de la radiodiffusion. Un second bobinage dans le circuit d'anode peut être couplé plus ou moins fort avec le bobinage d'antenne et produit une contre réaction positive qui permet d'augmenter l'amplification et la sélectivité. La déte ction se fait ici par un cristal de galène. La résistance de 2MΩ est réalisée par un large trait de crayon sur un carton. Un poste de TSF pouvait avoir une ou plusieurs lampes identiques qui sont simplement placées l'une après l'autre. Les inventions qui ont été développées au fil des années sont:
Certaines images proviennent du site r-type
On en arrive alors à la triode classique des années 1930. Certaine lampes ont les éléments placés horizontalement, d'autres ont les éléments placés verticalement. Quand on observe le tube de près, on voit la construction rudimentaire de ces lampes. La grille est placée trop loin de la cathode pour avoir un effet suffisant, mais les méthodes de fabrication ne permettaient pas de la placer plus près. La grille est un serpentin relativement lâche qui ne controle que peu les électrons. Le facteur d'amplification de ces tubes est de µ = 10, la pente est d'environ 0.1mA/V. Une triode moderne (ECC81) a les caractéristiques suivantes: µ = 65 et S = 5.5mA/V. Il y a peu de différences entre toutes ces triodes, qui servent pour l'amplification haute fréquence, pour la détection et l'amplification basse fréquence. Ces tubes peuvent même être utilisés dans un petit émetteur amateur en augmentant la tension d'alimentation. La petite anode peut dissiper jusqu'à 10W dans un émetteur, l'anode devient alors blanc vif à cause de sa température. Le ballon qui est grand par rapport à la triode résiste à cette utilisation. Cette puissance élevée est possible avec les cathodes/filament en tungstène, ce ne sera plus possible avec les cathodes recouvertes d'oxyde de barium qui ne résiste pas au bombardement ionique.
Les caractéristiques des lampes "R" demandées aux fabricants sont les suivantes:
Les découvertes arrivent plus rapidement dans années 1930:
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L'inductance saturable se comporte comme une impédance variable (en rouge la conductance selon le signal appliqué). Quand le signal est faible, l'inductance n'est pas saturée et se comporte comme une self de valeur élevée (faible conductance). Quand le signal est fort, le fer entre en saturation et son impédance diminue, l'inductance se comporte alors comme une simple résistance ohmique.
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