Для формирования ЧМ колебаний к контуру АГ подключают реактивный двухполюсник, параметры которого зависят от модулирующего сигнала, – управитель частоты. Известны различные устройства, обладающие реактивной проводимостью, управляемой напряжением или током: ёмкости p-n переходов полупроводниковых диодов (варикапы), индуктивности с ферритовыми сердечниками, вариконды, реактивные лампы, ключевые диоды и др.
В настоящее время широко применяют варикапы. Основные достоинства этого вида: простота схемы, малые габаритные размеры и мощность источника управляющего напряжения.
Эквивалентная схема р-n перехода (рис. 5.1) состоит из сопротивления базы r и параллельно соединенных емкостей Сбар (барьерной емкости запертого перехода), Сд (диффузионной емкости открытого перехода) и дифференциального сопротивления 
.
Рис. 5.1. Эквивалентная схема р-n-перехода полупроводникового диода
В режиме открытого перехода (напряжение на переходе u п > 0) R мало и сильно шунтирует ёмкость перехода, которая в основном определяется Сд. Это затрудняет использование варикапа для управления частотой при u п >0. В режиме запертого р-n перехода (u п <0) обратный ток диода i очень мал, сопротивление велико и слабо влияет на характеристики варикапа. Здесь ёмкостью варикапа является барьерная ёмкость Св = Сбар, зависящая от напряжения на переходе u п:
, (5.1) 
где Е - произвольное напряжение начального смещения;
j » 0,5 В - контактная разность потенциалов;
Сбар0 - ёмкость варикапа при u п = Е;
k » 1...0,3 - коэффициент, зависящий от изменения концентрации примесей в р-n переходе.
При подключении варикапа к контуру АГ на нём образуется переменное напряжение с амплитудой U, которое можно считать гармоническим, если энергия, запасённая в ёмкости варикапа, мала по сравнению с энергией, запасённое в ёмкостях контура. кроме того, для управления частотой на варикап подаётся некоторое управляющее напряжение. Оно состоит из постоянного смещения U0 и переменной составляющей uу. Следовательно,
.
При всех изменениях режима напряжение на переходе не должно выходить за пределы
,
где 
– допустимое обратное напряжение на переходе, при котором ещё не возникает лавинный пробой.
Эффективная ёмкость варикапа Св, управляющая частотой, при фиксированном uу зависит от U. При 
она примерно на 10% больше барьерной ёмкости. Однако это отличие можно не принимать во внимание и определять Св по формуле (5.1), подставляя вместо uп управляющее напряжение 
.
Коэффициент перекрытия по частоте 
получается наибольшим, если контур состоит только из индуктивности и емкости варикапа, а амплитуда U очень мала. Тогда
.
Так для варикапа Д902 = 25 В и 
= 2,67. В действительности коэффициент перекрытия меньше за счёт конечных значений амплитуды U и неполного включения варикапа в контур.
На практике наиболее часто используется схема последовательно-параллельного включения варикапа в контур (см. рис 5.2).
Рис. 5.2. Схема последовательно-параллельного включения варикапа в контур
В этой схеме резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения смещения, дроссель Lдрслужит для разделения цепей высокой частоты и питания.
Пример расчёта частотного модулятора
5.1. Рассчитать XV с параметрами: средняя частота f = 30 МГц; девиация частоты D f = 6 кГц; амплитуда высокочастотного колебательного напряжения на контуре Uw = 5,5 В; емкость контура автогенератора С = 50 пФ; добротность контура Q = 160; глубина допустимой паразитной АМ МАМ < 1%; коэффициент нелинейных искажений kW < 10%; напряжение источника питания Е = 12 В.
Решение:
1. Выбираем варикап КВ102. Его параметры: Cн = 22...32 пФ; n = 0,5; 
; 
В; добротность Qв ≥ 200; допустимое напряжение смещения 45 В.
2. Относительная девиация частоты определяется как
,
3. Определим необходимое изменение ёмкости контура для получения заданной девиации частоты
,
пФ.
4. Выбираем напряжение смещения на варикапе Есм = 6 В. При этом смещении ёмкость варикапа С0 = 25 пФ.
5. Определим сопротивление делителя напряжения при токе делителя Iдел = 1 мА (обычно Iдел = (100... 1000)·Iобр, где Iобр – обратный ток варикапа при выбранном смещении).
R1 + R2 = 
,
R1 + R2 = 
= 12 кОм.
Выбираем R1 = R2 = 6 кОм.
6. Для ослабления факторов, дестабилизирующих частоту генерации, выбираем наименьший коэффициент включения варикапа в контур
7. Определим значение постоянной составляющей емкости, вносимой варикапом
пФ.
8. Необходимое изменение емкости варикапа в процессе модуляции определяется следующим образом
9. Емкость конденсатора связи
10. Амплитуда модулирующего напряжения на варикапе при крутизне характеристики варикапа в выбранном режиме
11. Амплитуда напряжения высокой частоты на варикапе
12. Проверка режима работы варикапа
13. Коэффициент паразитной АМ
14. Нормированная амплитуда модулирующего сигнала
15. Коэффициент нелинейных искажений
где
аналогично
и
