FM sentez operatör oranları, bir sesin tını kimliğini doğrudan belirleyen en kritik parametreler arasındadır. Frekans modülasyonunda taşıyıcı (carrier) ve modülatör arasındaki frekans oranı tam sayı olduğunda harmonik bir spektrum ortaya çıkar; bu oran rasyonel ama tam sayı dışı bir değer aldığında ise inharmonik bileşenler baskın hale gelir ve çan, gong gibi metalik tınılar elde edilir. Bir operatör çiftinde taşıyıcı frekansı C, modülatör frekansı M olarak tanımlandığında, üretilen yan bantlar C ± nM formülüyle hesaplanır; burada n pozitif tam sayıları temsil eder. FM sentez operatör oranları 1:1 olarak ayarlandığında temel frekansın tam katları olan harmonikler elde edilir ve sonuç tınısal açıdan örtüşen bir frekans dizisine sahip olur. Oran 1:2 yapıldığında modülatör taşıyıcının iki katı frekansta titreşir ve spektruma çift harmonikler eklenirken tek harmoniklerin genliği azalır; bu da içi boş, klarnet benzeri bir karakter üretir. Modülasyon indeksi (β), bu yapı içinde spektral yayılımı düzenleyen ikincil parametredir. β değeri arttıkça daha fazla yan bant enerjisi taşıyıcıdan uzak frekanslara aktarılır ve spektrum genişler. Bessel fonksiyonları bu dağılımı matematiksel olarak tanımlar: her bir yan bantın genliği Jn(β) ile orantılıdır. β = 0 durumunda yalnızca taşıyıcı duyulurken β = 2,4 civarında taşıyıcı genliği sıfıra yaklaşır ve enerji tamamen yan bantlara geçer. Yüksek dereceli operatör bağlantıları söz konusu olduğunda, FM sentez operatör oranları arasındaki hiyerarşi belirleyici rol oynar. Algoritma yapısında bir modülatörün başka bir modülatörü sürdüğü kaskad konfigürasyonlarda, her zincir halkasının oranı üretilen spektruma çarpıcı etkiler katabilir. Örneğin 1:3:7 oranındaki üç operatörlü bir zincirde temel frekansın yedinci harmonik ve türevleri baskın gelir; bu, özellikle bağlama ve saz tınılarını andıran inharmonik zenginliğe kapı açar. Operatör geri besleme (feedback) döngüsü ise kendi başına bir spektral kaos kaynağı işlevi görür. Bir operatör kendi çıkışını kendine modüle ettiğinde, feedback miktarı arttıkça sinüs dalgası önce testere dişine, sonra gürültüye dönüşür. Bu mekanizma, perküsif seslerde çarpıcı transient bileşenlerin elde edilmesinde ve davul sentezinde yaygın biçimde kullanılır. Uygulama açısından bakıldığında, FM sentez operatör oranları seçiminin yalnızca matematiksel değil, işitsel bir sezgiyle birleştirilmesi gerekir. Sesin zarf yapısı (envelope) ile operatör oranları birlikte değerlendirilmelidir; zira modülasyon indeksi zamanla değiştikçe tında oluşan harmonik kayma, canlı enstrümanların doğal evrimiyle örtüşür. Piyano sesinin çarpma ve sönümleme aşamasındaki spektral değişim tam bu ilkeyle açıklanır.
