雷达成像
雷达可以区分一种目标和另一种目标(例如鸟和飞机)，有些系统能够识别特定类别的目标(例如，商用客机和军用喷气式战斗机)。目标识别是通过测量目标的大小和速度，并在一个或多个维度上对目标进行高分辨率的观察来实现的。螺旋桨和喷气发动机可以改变来自飞机的雷达回波，并有助于目标识别。鸟在飞行中扇动翅膀产生一种特征调制这可以用来识别鸟的存在，甚至可以用来区分一种鸟和另一种鸟。
从多普勒获得的跨距离分辨率频率，以及距离分辨率，是的基础合成孔径雷达(SAR)。SAR生成的场景图像与光学照片相似，但不完全相同。人们不应该期望雷达“眼睛”看到的图像与光学眼睛观察到的图像相同。每个都提供不同的信息。雷达和光学图像之所以不同，是因为所涉及的频率差异很大;光学频率大约是雷达频率的10万倍。
SAR可以在远距离、云层或其他限制光学和红外成像传感器的大气效应下工作。SAR图像的分辨率可以与距离无关，这是被动光学成像的优势，在被动光学成像中，分辨率随着距离的增加而恶化。合成孔径雷达以几米的分辨率绘制地球表面区域，可以提供有关地形性质和地表情况的信息。
SAR在移动的交通工具上运行，如飞机或宇宙飞船，对静止物体或行星表面进行成像。由于相对运动是多普勒分辨率的基础，如果雷达是静止的而目标是运动的，高分辨率(在交叉距离内)也可以实现。这叫做逆合成孔径雷达(ISAR)。目标和雷达都可以在ISAR中运动。
基本雷达系统
的展示了一个典型雷达系统的基本部件。发射机产生的高功率信号是由辐射天线．在某种意义上，一个天线作为一个“换能器”，以耦合电磁能量从传输直线到空间辐射，反之亦然。的双工允许交替传输和接收同一天线;实际上，它是一个保护敏感的快速开关接收机发射机的功率很大。
接收器选择并放大雷达回波，这样它们就可以显示在类似电视的屏幕上，供操作员操作，或者由计算机处理。信号处理器从不需要的杂波中分离出可能目标反射的信号。然后，在回声超过预定值的基础上，人类操作员或a数字计算机电路决定目标是否存在。
一旦确定了目标的存在，并确定了目标的位置(在距离和角度上)，就可以通过测量目标在不同时间的位置来获得目标的轨迹。在雷达早期，目标跟踪是由操作员在雷达表面标记目标“光点”的位置来完成的阴极射线管(CRT)显示带有油脂铅笔。人工跟踪在很大程度上已经被自动电子跟踪所取代，它可以同时处理数百甚至数千个目标航迹。
系统控制优化各种参数在环境条件的基础上，并提供所需的定时和参考信号，以允许雷达的各个部分有效地作为一个集成系统。雷达系统主要部分的进一步描述如下。
天线
雷达天线的一种广泛使用的形式是天线抛物面反射器，其原理见横截面的A部分．喇叭天线(未显示)或其他小天线被放置在焦点抛物线来照亮反射器的抛物面。电磁能量经该表面反射后，以窄束的形式辐射出去。一个抛物面，它是由绕其轴旋转抛物线产生的，形成一个对称的束，称为铅笔梁。一个扇形波束，即方位角波束宽度窄，高程波束宽度宽的波束宽度照明抛物面的不对称部分。图中显示了产生扇形波束的天线的示例．
的半波偶极子（看到(图B部分)，其尺寸为雷达波长的一半，是典型的电磁天线。单个偶极子对雷达没有多大用处，因为它产生的波束宽度对于大多数应用来说太宽了。雷达需要一个狭窄的梁(波束宽度只有几度)，以便将能量集中在目标上，并准确地确定目标位置。这种窄波束可以通过组合许多单独的偶极子天线来形成，这样每个元素偶极子辐射或接收的信号就会一致或同步。(雷达工程师会说这些信号彼此是“同相”的，或者它们是连贯地加在一起的。)这叫做相控阵天线，其基本原理如图C部分所示。
每个辐射天线元件上的移相器改变(或移动)信号的相位，因此从特定方向接收的所有信号将彼此同步。结果，元件接收到的信号加在一起没有理论的损失。同样地，天线的各个元件发出的所有信号都将在某个特定的方向上彼此同步。改变每个元件的相移会改变天线波束的方向。这种天线称为电子控制相控阵天线。它允许在不移动大型机械结构的情况下快速改变梁的位置。在一些系统中，光束可以在微秒内从一个方向改变到另一个方向。
相控阵天线的单个辐射元件不必是偶极子;各种其他类型的天线元件也可以使用。例如，槽切在侧面波导是常见的，特别是在较高的微波频率。在一个需要一度铅笔波束天线的雷达中，可能有大约5000个独立的辐射元件(实际数量取决于特定的设计)。相控阵雷达比采用反射天线的雷达系统更复杂，但它提供了其他方式无法提供的能力。
由于相控阵中有许多控制点(每个单独的天线元件)，辐射波束可以被塑造成所需的波束图案。当光束必须照亮发现飞机的空域，但不能照亮产生杂波回波的地面时，控制辐射光束的形状是很重要的。另一个例子是天线图的主波束外的杂散辐射(称为天线旁瓣)必须最小化。
电子控制相控阵对于要求较大的应用具有很大的吸引力天线或者当光束必须从一个方向迅速改变到另一个方向时。卫星监视雷达和远程弹道导弹探测雷达就是通常需要相控阵的例子。美国陆军的爱国者战场防空系统和美国海军用于舰船防空的宙斯盾系统也依赖于电子操纵相控阵天线。
相控阵天线也用于一些没有移相器的应用，如图C部分所示。波束由整个天线的机械运动来控制。在机载应用中，这种天线优于抛物面反射器(看到的)，在陆基空中监视雷达需要多波束(如所谓的3D雷达，除了测量方位角和距离外，还测量仰角)，以及在需要超低天线副瓣辐射的应用中。