通过利用位于不同频段的信号经衰落信道后在统计上的不相关特性，即不同频段衰落统计特性上的差异，能够实现抗频率选择性衰落的功能。例如，一些载频上的信号可能衰落严重，而另外一些载频上的信号则衰落很小，多个独立或不相关信道中的所有副本信号同时陷入深度衰落的概率会大大减小，从而使性能得以提高。

频率分集的基本原理是频率间隔大于相关带宽的两个信号的衰落是不相关的。这里带宽的定义为：

式中为带宽；为时延扩展。

频率分集的基础是频率分集矩阵，一种线性频率分集矩阵的原理如图1所示。

图1 线性频率分集矩阵

图2是多输入多输出雷达中采用多重频率分集合成的例子，其中MF是匹配滤波器，MF之后解调/解码，然后用最大似然准则合成输出。

图2 频率分集合成原理框图

当采用两个载波频率时，称为二重频率分集，采用更多频率称为多重频率分集。频率分集系统中要求两个分集接收信号相关性较小（即频率相关性较小），只有这样，才不会使两个载波频率在给定的路由上同时发生深衰落，以获得较好的频率分集改善效果。在一定的范围内，两个载波频率与相差（频率间隔）越大，两个不同频率信号之间衰落的相关性越小。

频率分集合成技术本质上是一个以不同载频平行工作的系统。在具体实现时，频率分集在一个重复周期内以不同载频“同时”或“分时”发射若干子脉冲。在接收时，再把多个频率的回波信号经不同的接收通道在信号处理器中进行对齐相加处理。频率分集的雷达系统具有一些突出的优点。例如，可增加发射功率，突破单个发射机的功率限制；在接收通道中，各个频率的回波信号经非相参积累，可提高信噪比，改善检测性能；频率分集平滑回波信号的起伏，改善因目标闪烁和多径效应产生的距离和角跟踪误差；能增强反干扰能力以及提高可靠性等。

在无线通信系统设计中，为了提高频谱利用率，通常都是将信息扩展到较大的带宽上，然后各部分信息通过不同的频率分量进行传输。在接收端，接收机将不同频率分量上的信息综合起来恢复原始信息。这类扩展常用的实现方式有时分多址、码分多址、多载波码分多址、正交频分复用及带编码的跳频系统等。