Digital Doppler är en signalbehandlingsteknik som använder Dopplereffekten för att beräkna objekts hastighet. Ursprungligen utvecklade militären digitala Doppler-tekniker för radar som används för att spåra, söka och belysa mål. I takt med att kostnaderna för digital datoranvändning minskade, har civila tillämpningar av Dopplerradar blivit vanliga, såsom Puls-Dopplerradarns viktiga roll i väderprognoser. Digital dopplerbildteknik används också alltmer inom olika medicinska områden.
Dopplereffekten är i huvudsak förändringen i frekvens för en signal som reflekteras av ett mål i rörelse. Frekvensen för en signal som reflekteras av ett föremål som rör sig mot en observatör kommer att vara högre än den ursprungliga signalens frekvens. Frekvensen för en signal som reflekteras av ett föremål som rör sig bort från en observatör kommer att vara lägre än den ursprungliga signalens frekvens. Detta Dopplerskift-fenomen kan registreras när en signals frekvens ökar eller minskar i förhållande till den ursprungliga signalen över tiden. De efterföljande förändringarna i frekvens används för att beräkna ett föremåls hastighet i förhållande till betraktaren.
Datorer används för att digitalisera informationen som samlas in när varje signal sänds ut, reflekteras och tas emot. I sin enklaste form sänder en dopplerradar ut en elektromagnetisk våg mot ett mål. Vid kontakt sprids vågen och en del av vågen reflekteras tillbaka till radarn. En digital Doppler-mottagaredator samplar den reflekterade vågen och beräknar fasförskjutningen från den emitterade vågen, vilket bestämmer ändringen i frekvens. Objektets hastighet kan beräknas från förändringarna i frekvens, även om avståndet och bäringen för målet inte kan bestämmas.
I takt med att datorernas hastighet och lagringsstorlek har förbättrats, har deras förmåga att bearbeta mer information tillgänglig från Dopplerskiften också ökat. Till exempel kan snabbare datorer hantera informationen som härrör från den snabba emissionen av mikrovågspulser istället för en enkel kontinuerlig vågsignal. Tidsfördröjningen för en puls att studsa tillbaka från ett mål kan beräknas såväl som styrkan på den returnerade signalen. Detta gör att målets position och densitet kan bestämmas i samband med dess relativa hastighet. Vanligtvis skannar dessa Puls-Doppler-radarer 360 grader runt radarn på en mängd olika höjder, och digitala Doppler-datorer gör en sammansättning av insamlad data.
Weather Doppler använder Pulse-Doppler-radar för att studera stormars rörelse och nederbördsintensitet. Vattendroppar i moln och nederbörd reflekterar elektromagnetiska vågor. Digital Doppler-bearbetning kan således användas för att bestämma hastigheten och intensiteten hos ett annalkande stormsystem utifrån molnens rörelsehastighet. Vågor som reflekteras av tätt hagel eller kraftigt regn kommer att vara starka, medan snö och duggregn fungerar mer som såll, dämpar och sprider vågorna och resulterar i svagare signaler. Med hjälp av pulstidsfördröjningsanalys kan den exakta platsen för en storm bestämmas såväl som typen av nederbörd.
Datorer presenterar informationen i två typer av dopplerkartor. I en reflektionskarta färgkodas nederbördsinformation efter intensitet och överlagras på en geografisk karta som indikerar positionering. En andra dopplerkarta visar en storms radiella hastighet, som kan användas för att bestämma vindriktningen. Svåra vädersystem som orkaner, supercell-åskväder och tornados lämnar tydliga signaturer på Dopplerhastighetskartor, vilket gör att prognosmakare kan utfärda varningar för svåra väderförhållanden.
Civila Doppler-tillverkares innovationer har gjort deras teknik praktisk inom det medicinska området. En sådan tillämpning är ekokardiografer som testar vaskulärt blodflöde. Likaså ökar 3D-doppler-sonogram för foster i popularitet, eftersom de tillåter föräldrar och läkare att visualisera högupplösta bilder av ett foster som rör sig inuti livmodern.