Há dois tipos de moduladores de FM - direto e indireto. FM Direto envolve a variação da freqüência da portadora diretamente pela entrada moduladora. FM indireto envolve diretamente a alteração da fase da portadora baseada na entrada (esta é de fato uma forma de modulação de fase direta).

A modulação direta é geralmente realizada pela variação de uma capacitância em um oscilador LC ou pela alteração da corrente de carga aplicada a um capacitor.

O primeiro método pode ser realizado pelo uso de um diodo inversamente polarizado, visto que a capacitância desse diodo varia com a tensão aplicada. Um diodo varactor é especificamnete designado para este propósito. A Figura 1 mostra um modulador de freqüência direto o qual utiliza um diodo varactor.

O uso de um cristal oscilador significa que a forma de onda de saída é muito estável, mas este não é apenas o caso se os desvios da freqüência se mantiverem muito reduzidos. Sendo assim, o modulador de diodo  varactor pode apenas ser utilizado em aplicações limitadas.

O segundo método do FM direto envolve o uso de um oscilador de tensão controlada, o qual está ilustrado na figura 2.

A maior limitação do oscilador de tensão controlada é que ele pode apenas funcionar para pequeno alcance de  freqüências. Por exemplo, o  CI 566 VCO funciona apenas com freqüências de até 1MHz.

Um circuito de diodo varactor para FM indireto é mostrado na figura 3.

Conforme anteriormente afirmado, se um cristal oscilador for utilizado para produzir o sinal da portadora, a freqüência não pode variar muito (esta é uma caracterísitca  do cristal oscilador). Assim sendo, os cristais osciladores não podem ser utilizados  em radiodifusão de FM, mas outros osciladores podem sofrer mudança na freqüência da oscilação. Um circuito de controle automático de freqüencia  (AFC) é utilizado conjuntamente com um oscilador sem cristal para assegurar que o desvio da freqüência seja mínimo.

Figura 4 mostra um transmissor de FM direto Crosby que contém um laço (loop) de AFC. O modulador de freqüência mostrado pode ser um VCO desde que a freqüência do oscilador seja mais baixa do que a freqüência de transmissão real. Neste exemplo, a freqüência central do oscilador é 5.1MHz a qual é multiplicada por 18 antes da  transmissão para dar ft = 91.8MHz.

O índice de modulação na antena então é = 0.2778 x 18 = 5.

O laço de AFC  visa aumentar a estabilidade da saída sem utilizar um cristal oscilador no modulador.

O sinal modulado da portadora é misturado com um sinal de referência do cristal em um dispositivo não-linear. O filtro de faixa de passagem estabelece a diferença de frequência entre o oscilador fundamental  e o oscilador a cristal e este sinal é alimentado no discriminador de freqüência. O discriminador de freqüência produz uma tensão proporcional à diferença entre a freqüência de entrada e sua freqüência  resonante. Sua freqüência resonante é 2MHz, a qual permitirá detectar as variações de baixa freqüência na portadora.

A tensão de saída do discriminador de freqüência é adicionada à entrada moduladora para corrigir os desvios de freqüência na saída.  O filtro de baixa passagem assegura que o discriminador de freqüência não corresponda ao desvio de freqüência no sinal de FM (por meio disso evitar que a entrada moduladora seja completamente cancelada).

Os transmissores indiretos não têm necessidade de um circuito AFC porque a freqüência do cristal não é diretamente variada. Isto significa que os transmissores indiretos produzem uma saída muito estável, visto que a freqüência do cristal nãovaria com as condições de operação.

Figura 5 mostra o diagrama de blocos de um transmissor indireto de FM Armstrong. Este funciona utilizando um modulador de amplitude de portadora suprimida e adicionando uma portadora de fase desviada a este sinal. O efeito deste é mostrado na figura 6, onde o sinal cor-de-rosa é a saída e o sinal azul a entrada de AM. A saída experimenta a modulação de fase e de amplitude. A modulação de amplitude pode ser reduzida pelo uso de uma portadora muito maior do que o sinal de crista da amplitude, conforme mostrado na figura 7. Portanto, isto reduz a quantidade de variação de fase.

Observe que um modulador de fase pode ser usado como um modulador de freqüência se o sinal de entrada estiver integrado com respeito ao tempo (veja a seção Princípios de FM ).