Un récepteur superhétérodyne est constitué essentiellement de quatre parties : un oscillateur local, un mélangeur qui mélange le signal de l'oscillateur local avec le signal reçu, un filtre fixe et un amplificateur de fréquence intermédiaire accordé (les parties centrales du schéma ci-dessous). Pour optimiser les coûts, on peut utiliser des éléments actifs pour l'oscillateur local et le mélangeur. Cet étage est parfois appelé « converter ».
Étape de réception

La réception commence par le signal issu de l'antenne et comprenant la fréquence sur laquelle on veut se caler, F-o. Un filtre d'antenne, placé avant l'amplificateur, élimine les signaux indésirables de façon à éviter que des signaux éventuels de forte amplitude ne saturent l'amplificateur HF (haute fréquence). Ce dernier assure une première amplification. Il est conçu de façon à obtenir le meilleur rapport signal sur bruit possible, ce qui est particulièrement important pour les récepteurs destinés à la réception de signaux à des fréquences élevées (supérieures à 30 MHz). En effet, à ces fréquences, le bruit extérieur au récepteur est faible. Il est donc important que le bruit interne soit le plus faible possible.

Étape superhétérodyne

Le mélangeur est la pièce maîtresse du récepteur superhétérodyne. On applique à ses entrées les signaux de fréquences F-o, provenant de l'antenne, et F-lo provenant de l'oscillateur local. Ce dernier produit un signal, modulé en amplitude ou fréquence, de fréquence F-lo proche de F-lo. On retrouve en sortie du mélangeur des signaux non seulement à F-oet F-Lomais aussi à F-o + F-Loet F-o - F-Lo. Le signal de sortie comporte aussi généralement d'autres fréquences indésirables. Ce sont des produits d'intermodulation du 3ème ordre ou supérieur. Si ce mélange était parfait, on n'aurait ni F-o, ni F-lo, mais, en pratique, leur présence est due à un processus nonlinéaire qui n'est qu'une approximation de la théorie.
Le filtre FI va supprimer les composantes F-o, F-Loet F-o + F-Lo, ne laissant que la composante |F-o - F-Lo|. On a donc réalisé un changement de fréquence, c'est-à-dire une modification de la fréquence centrale du signal modulé, sans changer l'allure du spectre. La nouvelle fréquence centrale |F-o - F-Lo| s'appelle fréquence intermédiaire, FI. On choisira en général un filtre céramique, qui permet d'obtenir une bonne réponse en fréquence (flancs raides) et donc une bonne sélectivité.
En modifiant F-lole résultat |F-o - F-Lo| (ou F-o + F-Lo) peut être sur la fréquence F-Fi de l'amplificateur de fréquence intermédiaire par souci de sélectivité. Cet amplificateur est responsable de l'essentiel du gain du récepteur et est souvent constitué de plusieurs étages avec un contrôle automatique du gain (CAG). Il amène le signal au niveau nécessaire pour la démodulation. Généralement la fréquence intermédiaire est de 455 kHz pour la modulation d'amplitude et de 45 MHz pour la modulation de fréquence en télévision. Les autres fréquences indésirables sont filtrées à la sortie par l'amplificateur.
Étape de démodulation
Le démodulateur récupère l'information transportée par le signal modulé. Pour les signaux MA (modulés en amplitude), on emploie un détecteur à diodes ; pour les signaux MF (modulés en fréquence), le démodulateur sera un discriminateur, un détecteur de rapport ou un discriminateur à coïncidence (aussi appelé détecteur à quadrature ou détecteur synchrone). Finalement, l'amplificateur audio amplifie le signal démodulé et pilote le haut-parleur.

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