雷达系统中，雷达与目标间的相互运动会使回波信号产生频移，称为多普勒效应，对应的频移称为多普勒频率。
假设雷达发射信号为单频连续波， f ( t ) = c o s ( 2 π f 0 t + ϕ ) f(t)=cos(2\pi f_0t+\phi) f(t)=cos(2πf0t+ϕ) f 0 f_0 f0为发射频率， ϕ \phi ϕ为初始相位。
在雷达站接收到的回波信号 f r ( t ) f_r(t) fr(t)为 f r ( t ) = c o s [ 2 π f 0 ( t − t r ) + ϕ ] f_r(t)=cos[2\pi f_0(t-t_r)+\phi] fr(t)=cos[2πf0(t−tr)+ϕ]式中， t r = 2 R ( t ) c t_r=\frac{2R(t)}{c} tr=c2R(t)为回波信号相对于发射信号的延迟，其中 R ( t ) R(t) R(t)为雷达与目标之间的距离， c c c为光速。
如果目标静止，则 R ( t ) R(t) R(t)为常数，且令 R ( t ) = R 0 R(t)=R_0 R(t)=R0。回波与发射信号之间具有固定相位差 2 π f 0 t r = 2 π f 0 ⋅ 2 R 0 / c = 4 π R 0 / λ 2\pi f_0t_r=2\pi f_0·2R_0/c=4\pi R_0/\lambda 2πf0tr=2πf0⋅2R0/c=4πR0/λ， λ \lambda λ为波长 。
如果目标与雷达站之间有相对运动，距离 R ( t ) R(t) R(t)随时间变化，设目标相对雷达的径向运动速度为 v r v_r vr，则 R ( t ) = R 0 − v r t R(t)=R_0-v_rt R(t)=R0−vrt故，回波延迟为 t r = 2 R ( t ) c = 2 ( R 0 − v r t ) c t_r=\frac{2R(t)}{c}=\frac{2(R_0-v_rt)}{c} tr=c2R(t)=c2(R0−vrt)可得回波与发射信号之间相位差为 △ ϕ = − 2 π f 0 2 ( R 0 − v r t ) c \triangle \phi=-2\pi f_0\frac{2(R_0-v_rt)}{c} △ϕ=−2πf0c2(R0−vrt)对应产生的频率差为 f d = 1 2 π d △ ϕ d t = 2 v r c f 0 = 2 λ v r f_d=\frac{1}{2\pi}\frac{d\triangle \phi}{dt}=\frac{2v_r}{c}f_0=\frac{2}{\lambda}v_r fd=2π1dtd△ϕ=c2vrf0=λ2vr
这就是多普勒频率，它正比于相对运动速度，反比于雷达工作波长。当目标飞向雷达站时，多普勒频率为正值，接收信号高于发射信号；当目标背离雷达站时，多普勒频率为负值，接收信号频率低于发射信号频率。
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参考书籍：
雷达原理（第五版） 丁鹭飞著.
