目前的雷達都在接收機輸出端采用某種形式的模擬到數字（A/D）轉換。數字化輸出極大地便利了后續的信號處理和顯示處理。

A/D轉換器提供表征雷達接收機輸出電壓在離散時間的數字值序列。通常，輸出電壓是定期采樣的，在被轉換成數字形式過程中采樣值被保存在采樣和保持電路(S/H)中。

S/H通常由一個電容（用來保持電壓）和一個電子開關（用來斷開輸入）組成。然后，可以在數字信號處理器中處理以二進制形式表示數字信號，或用于驅動數字顯示器。

最早的A/D轉換器設計成在下變頻到的低的中頻（IF）輸出后進行采樣，在模擬雷達中這個信號被稱為視頻輸出，因為它可以直接驅動雷達顯示器。所選擇的采樣率與雷達的距離門相似，因此采樣序列代表了不同距離的雷達輸出。

這種方法要求所有的雷達脈沖匹配濾波在A/D轉換之前以模擬的形式進行。雖然這種方法對脈沖范圍小的雷達是有效的，但復雜的多功能雷達需要一系列濾波器，這些濾波器很容易使接收機的變得復雜。

現代A/D轉換技術使能夠采用更高的采樣率，并在更高的中頻進行數字化。這樣就可以采用更多的數字化雷達濾波，這是非常有益的，因為數字處理是容易重構和穩定的。

從理論上講，A/D轉換可以延伸到射頻，直接數字化輸入信號。雷達所要求的高動態范圍是讓這種想法無法實現的主要原因：A/D轉換技術根本無法支持所需的性能。

奈奎斯特準則

Shannon和Nyquist建立了數字采樣系統的基本原理，證明了對最大頻率f的信號進行有效采樣的最小采樣頻率fs是f的兩倍，也就是fs=2f。當采樣頻率低于最大頻率時采樣會導致混疊，因此，在實際系統中，在S/H和A/D轉換之前增加一個稱為抗混疊的低通濾波器是非常重要的。

有效位數（ENOB）

在雷達中，動態范圍是最重要的。一個具有n位的A/D轉換可以表示2的n次冪個電壓值，理論可以表示約6ndB的動態范圍。然而，實際的轉換器不是理論上的性能，只能獲得一個比理論值低的動態范圍。

轉換器的ENOB是指轉換器能達到一定的線性性能并且不受雜散影響是所對應的位數。這是很難概括的，但ENOB通常比標稱位數少2到3位。

最大輸入頻率

A/D轉換的另一個重要特點是雷達信號的最大頻率必須滿足奈奎斯特準則。高頻變換器總有一個較低的ENOB。這是由于各種各樣的原因，包括時間抖動的影響，設計一個與采樣頻率相匹配的高速轉換器是很難的。

在實際的雷達接收機設計中，下變頻器結構和A/D轉換器設計是實現所需動態范圍和噪聲的復雜權衡的主題。

非相參雷達的數字化

非相參雷達只是使用接收信號的幅度信息不使用其相位信息，因此，數字化器只是將雷達接收機輸出的電壓進行數字化，以提供給后續的處理。通常，雷達接收機是線性的，所以數字輸出與射頻輸入信號直接成比例的。

然而，有些雷達在A/D轉換之前會設計使用對數放大器來壓縮顯示器上的動態范圍。使用具有非線性量化步進的A/D轉換器也可以實現相同的功能，但這種方法并不常見。

相參雷達數字化

相參雷達在接收機后續的多普勒處理中同時使用雷達接收信號的幅度和相位信息，為了數字化地表示這個復數，必須計算相位角φ和振幅值A，或者，更常見的是，使用兩個稱為同相(I)和正交(Q)值的笛卡爾量，即I=Acos(φ)、Q=Asin(φ)。

將雷達輸出數字化以提供I值和Q值，可以方便地與最后的下變頻階段結合起來。在這種情況下，中頻信號被分成兩個相等的部分，并輸入到兩個并行混頻器，同一個LO信號分別輸入兩個混頻器，但其中一路的本振有90°相移，如下圖所示。

兩個獨立的A/D轉換器同時數字化兩個混頻器的輸出，提供I和Q值。這種方法只需要低頻A/D轉換器，這樣就更容易實現所需的動態范圍。然而，這是一個復雜的模擬電路設計，因為這兩個信號路徑必須進行增益、相位和延遲精確匹配。這在工程上很難實現，通常使用注入的測試信號來計算路徑匹配校正值，這是一種復雜的校正技術。

實現相同結果的另一種方法是中頻采樣和使用數字下變頻（如下圖）。在這種結構中，采用了一個較高頻率的A/D轉換器。然后，ADC的輸出乘以數字等效的LO，它可以是一系列的0、+1、-1（避免高速數字乘法器的需要），這種方法使用希爾伯特變換。然后，對兩個生成的數字數據流進行數字低通濾波，就像在模擬系統一樣，生產I和Q輸出。

這種設計在物理上比模擬方法簡單，避免了精確平衡電路或復雜校準的需要。然而，它需要一個更高速度A/D轉換器，從而帶來動態范圍降低。對于相干系統來說，在模擬和數字下變頻之間的選擇是一個復雜的權衡，但是今天A/D轉換器已經大大改進這種數字架構的性能。

這是一個現代的中頻數字化器的實例。它由單塊雙面印制電路板和表面安裝元件組成。較小的深色的器件是A/D轉換器，大的銀色器件是實現數字下變頻和數字濾波的現場可編程門陣列(FPGA)。