Digital Doppler adalah teknik pemrosesan sinyal yang menggunakan efek Doppler untuk menghitung kecepatan objek. Awalnya, militer mengembangkan teknik Doppler digital untuk radar yang digunakan untuk melacak, mencari, dan menerangi target. Ketika biaya komputasi digital menurun, aplikasi sipil radar Doppler menjadi umum, seperti peran penting radar Pulse-Doppler dalam prakiraan cuaca. Teknik pencitraan Doppler digital juga semakin banyak digunakan di berbagai bidang medis.
Efek Doppler pada dasarnya adalah perubahan frekuensi sinyal yang dipantulkan oleh target yang bergerak. Frekuensi sinyal yang dipantulkan oleh benda yang bergerak menuju pengamat akan lebih tinggi dari frekuensi sinyal aslinya. Frekuensi sinyal yang dipantulkan oleh benda yang menjauh dari pengamat akan lebih rendah dari frekuensi sinyal aslinya. Fenomena pergeseran Doppler ini dapat direkam sebagai peningkatan atau penurunan frekuensi sinyal dalam kaitannya dengan sinyal asli dari waktu ke waktu. Perubahan frekuensi selanjutnya digunakan untuk menghitung kecepatan suatu benda dalam kaitannya dengan pengamat.
Komputer digunakan untuk mendigitalkan informasi yang dikumpulkan karena setiap sinyal dipancarkan, dipantulkan, dan diterima. Dalam bentuknya yang paling sederhana, radar Doppler memancarkan gelombang elektromagnetik pada target. Pada kontak, gelombang tersebar dan sebagian gelombang dipantulkan kembali ke radar. Komputer penerima Doppler digital mengambil sampel gelombang yang dipantulkan dan menghitung pergeseran fasa dari gelombang yang dipancarkan, menentukan perubahan frekuensi. Kecepatan benda dapat dihitung dari perubahan frekuensi, meskipun jarak dan arah sasaran tidak dapat ditentukan.
Karena kecepatan dan ukuran penyimpanan komputer telah meningkat, demikian juga kemampuan mereka untuk memproses lebih banyak informasi yang tersedia dari pergeseran Doppler. Misalnya, komputer yang lebih cepat dapat mengelola informasi yang berasal dari pancaran cepat pulsa gelombang mikro daripada sinyal gelombang kontinu sederhana. Waktu tunda untuk pulsa untuk memantul kembali dari target dapat dihitung serta kekuatan sinyal yang dikembalikan. Ini memungkinkan posisi dan kepadatan target ditentukan dalam hubungannya dengan kecepatan relatifnya. Biasanya radar Pulse-Doppler ini memindai 360 derajat di sekitar radar pada berbagai ketinggian, dan komputer Doppler digital membuat gabungan dari data yang dikumpulkan.
Weather Doppler menggunakan radar Pulse-Doppler untuk mempelajari pergerakan badai dan intensitas curah hujan. Tetesan air di awan dan curah hujan mencerminkan gelombang elektromagnetik. Pemrosesan Doppler digital dengan demikian dapat digunakan untuk menentukan kecepatan dan intensitas sistem badai yang mendekat dari kecepatan gerakan awan. Gelombang yang dipantulkan dari hujan es lebat atau hujan lebat akan menjadi kuat, sedangkan salju dan gerimis bertindak lebih seperti saringan, melemahkan dan menyebarkan gelombang dan menghasilkan sinyal yang lebih lemah. Menggunakan analisis waktu tunda pulsa, lokasi pasti badai dapat ditentukan serta jenis presipitasi.
Komputer menyajikan informasi dalam dua jenis peta Doppler. Dalam peta reflektifitas, informasi presipitasi diberi kode warna berdasarkan intensitas dan ditumpangkan pada peta geografis yang menunjukkan posisi. Peta Doppler kedua menampilkan kecepatan radial badai, yang dapat digunakan untuk menentukan arah angin. Sistem cuaca buruk seperti angin topan, badai supercell dan tornado meninggalkan tanda pada peta kecepatan Doppler, memungkinkan peramal untuk mengeluarkan peringatan cuaca buruk.
Inovasi produsen Civilian Doppler telah membuat teknologi mereka praktis di bidang medis. Salah satu aplikasi tersebut adalah ekokardiograf yang menguji aliran darah vaskular. Demikian juga, sonogram janin Doppler 3D semakin populer, karena memungkinkan orang tua dan dokter untuk memvisualisasikan gambar beresolusi tinggi dari janin yang bergerak di dalam rahim.