隨著移動通信、衛星通信以及星載電子等方面的迅猛發展，對系統的容量 要求越來越高。由於在高頻微波頻段有著極為豐富的頻譜資源，現代通信系統正在向高頻微波特別是毫米波頻段發展。毫米波通信與傳統的無線電短波、超短波和微波通信相比，具有不少獨特之處。由於毫米波是以微波和光波作左右鄰(它的波長介於微波和光波之間)，因此兼有微波和光波的某些優長。通信設備的體積很小，可利用小巧尺寸的天線獲得很高的方向性，便於通信的隱蔽和保密。毫米波在傳播過程中受雜波影響小，對塵埃等微粒穿透能力強，通信比較穩定。
雷達的基本概念相對簡單，但在許多場合下它的實現並不容易。它以輻射電磁能量並檢測反射體（目標）反射的回波的方式工作。回波信號的特性提供有關目標的資訊。通過測量輻射能量傳播到目標並返回的時間可得到目標的距離。目標的方位通過方向性天線（具有窄波束的天線）測量回波信號的到達角來確定。如果是動目標，雷達能推導出目標的軌跡或航跡,並能預測它未來的位置。動目標的多普勒效應使接收的回波信號產生頻移，因而即使固定回波信號幅度比動目標回波信號幅度大多個數量級時，雷達也可根據頻移將希望檢測的動目標（如飛機）和不希望的固定目標（如地雜波和海雜波）區分開。當雷達具有足夠高的分辨力時，它能識別目標尺寸和形狀的某些特性。雷達可在距離上、角度上或這兩方面都獲得分辨力。距離分辨力要求雷達具有大的頻寬，角度分辨力要求大的電尺寸雷達天線。在橫向尺度上，雷達獲得的分辨力通常不如其在距離上獲得的分辨力高。但是當目標的各個部分與雷達間存在相對運動時，可運用多普勒頻率固有的分辨力來分辨目標的橫向尺寸。雖然人們通常認為SAR是通過在記憶體中存儲接收到的信號，從而產生大的“合成”天線，但是用於成像（如地形成像）的合成孔徑雷達在橫向尺度上獲得的分辨力仍可解釋為，是由於利用了多普勒頻率分辨力的結果。這兩種觀點（多普勒分辨力和合成天線）是等效的。展望用於目標成像的ISAR所能得到的橫向分辨力的途徑，理所當然應該是多普勒頻率分辨力。
雷達是一種有源裝置，它有自己的發射機而不像大多數光學和紅外感測器那樣依賴於外界的輻射。在任何氣象條件下，雷達都能探測或遠或近的小目標，並精確測量它們的距離，這是雷達和其他感測器相比具有的主要優勢。各類感測器的對比 :
儘管雷達一詞源於無線電探測和測距（Radio detection and ranging），但雷達所能提供的資訊超出其名稱的含義。“探測”目標意味著發現目標的存在。可以將“探測”與資訊的提取分別考慮，但是僅對目標是否存在感興趣，而對目標在空間的位置和特性不感興趣是不常見的。因此，提取目標的有用資訊是雷達工作的重要組成部分。
“探測”與資訊的提取相互獨立並不意味著二者之間沒有聯繫。為實現最優處理，資訊的提取通常要求採用匹配濾波器或其等效措施。目標資訊事先瞭解得越多，則檢測效率就越高。例如，如果目標的位置已知，則天線可先指向合適的方向，而不必在空間搜索中浪費能量和時間。又如，如果目標的相對速度已知，則接收機可先調諧至正確的接收頻率，而不必在多普勒頻移可能出現的整個頻率範圍內搜索。
常規雷達提供目標的方位和距離。通過測量目標距離和方位隨時間的變化可得到目標位置的變化率，並由此可建立目標的航跡。在許多雷達應用中，只有建立了航跡才可稱為探測到目標。
在一維或多維座標中，當雷達具有足夠的分辨力時，它就能識別目標的大小和形狀。由極化可得到目標的對稱性。原則上說，雷達可檢測目標表面的粗糙度及某些與電介質特性方面有關的性質。
距離
通過測量雷達信號往返目標的時間，雷達可測出距目標的距離。這可能是常規雷達突出的也是最重要的特性。在遠距離上和不利氣候條件下測量目標的距離，其他感測器都達不到雷達的測量精度。在僅受視線限制的距離上（通常為200～250 n mile），地面雷達測量飛機的距離精度可達幾十米。已經證明，雷達測量行星間距獲得的精度僅受傳播速度精度的限制。在適中的距離上，測距精度可達幾釐米。
窄脈衝是測距的常用雷達波形。脈衝越窄，測距精度越高。窄脈衝具有寬的頻譜。寬脈衝也能達到窄脈衝的效果，只是用相位調製和頻率調製使寬脈衝的頻譜擴展。已調製寬脈衝通過匹配濾波器後，其輸出是壓縮後的脈衝，並且壓縮脈衝的寬度等於已調製寬脈衝頻譜寬度的倒數。這就是脈衝壓縮，它具有窄脈衝的分辨力和寬脈衝的能量。頻率調製或相位調製的連續波也能進行目標距離的精確測量。通過比較兩個或多個連續波頻率的相位，也可測量單個目標的距離。連續波測距已廣泛用於機載雷達高度計和勘測儀器。
徑向速度
對目標距離的連續測量可獲得距離變化率或徑向速度。動目標回波的多普勒頻移也能用來測量目標的徑向速度。但是在許多脈衝雷達中，多普勒頻率測量是高度模糊的，因此降低了直接用它測量徑向速度的有用性。連續波距離測量法能在較短的時間得到更精確的測量，所以在允許應用這種方法時，通常優先採用它來測量目標的徑向速度。
無論是測量距離變化率還是測量多普勒頻移，速度測量都需時間。觀察目標的時間越長，測速的精度越高。（觀察目標的時間加長，也可增大另一個提高測量精度的因素——信噪比。）雖然在某些實際應用中，多普勒頻移用於測量目標的徑向速度（例如各種警用測速計和衛星監視雷達），但是它被廣泛地用做分選固定雜波和動目標的基礎，例如在MTI雷達、AMTI雷達、PD雷達和CW雷達中那樣。
角方向
通過測量回波波前到達雷達的角度，雷達可測出目標的方向。雷達的測角通常用方向性天線來實現，即窄輻射波瓣圖天線。當接收到的信號最大時天線所指的方向就是目標方向。和其他測角方法相同，上述測角法假設大氣層不擾亂電磁波的直線傳播。
入射波方向也可通過測量兩個分立的接收天線相位差來得出，如干涉儀中的那樣。測量兩個天線中信號的相位是比相單脈衝雷達測角的基礎。比幅單脈衝雷達則是比較同一天線產生的兩個傾斜波束所接收到的信號幅度來測量到達角。
天線孔徑的尺寸決定到達角的測量精度。天線孔徑越大，波束寬度就越窄，測角精度也就越高。
如果雷達測量的定義是比較回波信號與發射信號而得到的測量值，到達角或目標方向並不是嚴格意義上的雷達測量（如距離和徑向速度）。角度的測量只利用了單向路徑。不過，角度的測量仍是絕大多數警戒雷達和跟蹤雷達不可分割的組成部分。
尺寸
若雷達具有足夠的分辨力，它就能測量目標的寬度或尺寸。因為許多感興趣的目標尺寸的量級是幾十米，所以雷達分辨力必須是幾米或更小。這一量級的分辨力在距離座標上很容易得到。對於常規雷達天線和通常的作用距離而言，角度分辨力遠低於距離分辨力。但是，運用多普勒頻域的分辨力，雷達可得到與距離分辨力相當的目標橫向距離維（角度維）分辨力。但這要求目標的各部分和雷達間存在相對運動。目標和雷達之間的相對運動是SAR具有優良目標橫向距離分辨力的基礎。在SAR中，雷達載體的飛機或航天器的運動使雷達和目標存在相對運動。而在ISAR中，這種相對運動是由目標的相對轉動提供的。
形狀
目標的尺寸本身很少令人感興趣，但目標的形狀和尺寸對識別目標類型來說卻很重要。高分辨力雷達獲得目標的距離和橫向距離（如SAR和ISAR），並由此能提供目標的尺寸和形狀。層析X射線攝影術也能得到目標的形狀，它是採用不同的觀察方向測量三維物體的某一截面斷層的相位分佈和幅度分佈，然後重建其二維圖像。（雷達可繞著固定物體旋轉或物體繞固定雷達的軸旋轉）此時，距離分辨力對相參斷層雷達來說並不需要。
上文提過，比較不同極化波的散射場可得到目標對稱性的度量。有可能通過不同的外觀比例來區分目標，例如，區分杆狀物或球狀物，球狀物或飛機。若要全面利用極化資訊，應當測量回波信號的兩個正交極化分量，以及它的交叉極化分量的相位和幅度。理論上，這些測量（它們確定極化矩陣）能識別目標的類型，但在實際應用中並不容易實現。
表面粗糙度是目標形狀的一個特徵。對來自地面或海面的回波的表面粗糙度的度量顯得尤其重要。粗糙的目標對入射的電磁能量產生漫反射；光滑的目標則鏡面反射電磁能量。通過觀測作為入射角的函數的後向散射信號的特性可判斷目標的表面是否光滑。表面粗糙度是個相對值，它取決於照射信號的波長。在某一波長照射下是粗糙的表面，當用更長的波長照射時，它有可能是光滑的表面。因此，測量目標表面粗糙度的另一種方法是改變照射的頻率，然後觀測目標散射由鏡面反射到漫反射的轉捩點。直接測量目標粗糙度的方法是觀測物體的散射，並且觀測的分辨力要能分辨物體的粗糙尺度
雷達的工作頻率沒有根本性的限制。無論工作頻率如何，只要是通過輻射電磁能量來檢測和定位目標，並且利用目標反射回波來提取目標資訊的任何設備都可認為是雷達。已經使用的雷達工作頻率從幾兆赫到紫外線區域。任何工作頻率的雷達，其基本原理是相同的，但具體的實現卻差別很大。實際上，大多數雷達的工作頻率是微波頻率，但也有值得注意的例外。
雷達工程師利用表A給出的字元來標識雷達常用工作頻段。這些字元表示的波段名稱在雷達領域是通用的。它作為一種標準已被電氣和電子工程師協會（IEEE）正式接受，並被美國國防部認可。在過去，人們試圖用其他字元來細分波段的整個頻譜（如在波導中使用和在電子對抗措施中使用），但表A是雷達界採用的惟一頻段標識。
表A 標準的雷達頻率命名法*
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波 段 名 稱 |
頻 率 範 圍 |
據國際電信聯盟的規定 Ⅱ區的雷達頻段 |
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HF |
3～30 MHz |
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VHF |
30～300 MHz |
138～144 MHz 216～225 MHz |
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UHF |
300～1000 MHz |
420～450 MHz 890～942 MHz |
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L |
1000～2000 MHz |
1215～1400 MHz |
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S |
2000～4000 MHz |
2300～2500 MHz 2700～3700 MHz |
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C |
4000～8000 MHz |
5250～5925 MHz |
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X |
8000～12000 MHz |
8500～10 680 MHz |
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Ku |
12.0～18 GHz |
13.4～14.0 GHz 15.7～17.7 GHz |
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K |
18～27 GHz |
24.05～24.25 GHz |
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波 段 名 稱 |
頻 率 範 圍 |
據國際電信聯盟的規定 Ⅱ區的雷達頻段 |
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Ka |
27～40 GHz |
33.4～36.0 GHz |
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V |
40～75 GHz |
59～64 GHz |
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W |
75～110 GHz |
76～81 GHz 92～100 GHz |
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毫米波 |
110～300 GHz |
126～142 GHz 144～149 GHz 231～235 GHz 238～248 GHz |
* 引自IEEE標準521—1984。
最初的代碼（如P, L, S, X和K）是在二戰期間為保密而引入的。儘管後來不再需要保密，但這些代碼仍沿用至今。由於雷達使用了新的頻段，其他的字元是後來增加的。（其中UHF代替了P波段，P波段不再使用。）
雷達的常用工作頻段很方便用字母來標識。在軍事應用上，它的重要作用是它不必用雷達的確切頻率來描述雷達的工作頻段。當實際需要時，可加上確切的工作頻率或替換掉字母。
國際電信聯盟（ITU）為無線電定位（雷達）指定了特定的頻段。這些頻段列於表1.1的第三列。它們適用于包括北美、南美在內的ITU第Ⅱ區。其他兩個區的劃分略有不同。例如，儘管L波段如表1.1的第二列所示，它的範圍從1000～2000 MHz，實際上，L波段雷達的工作頻率均在國際電信聯盟指定的1215～1400 MHz的範圍內。
每個頻段都有其自身特有的性質，從而使它比其他頻段更適合於某些應用。下面將說明在雷達已採用的或可以工作的電磁波頻譜中各部分的特性。實際上，頻域的劃分並不像名稱那樣分明。
高頻（HF, 3～30MHz）
雖然在二戰前夕英國安裝的第一部作戰雷達的工作頻率位於該波段，但是用在雷達上，它有許多缺點。在高頻段，窄波束寬度要採用大型天線，外界自然雜訊大，可用的帶寬窄，並且民用設備廣泛使用電磁頻譜的這一部分，因而雷達所用的該頻段被限制在窄的範圍內。另外，波長長意味著許多有用的目標位於瑞利區，在該區內目標的尺寸比波長小。因此，目標的截面積在HF頻率條件下比在微波條件下小。
儘管高頻段有許多缺點，英國仍採用該波段，這是因為高頻段是當時所能得到性能可靠的大功率器件的最高頻率。它對飛機的防禦距離達200 n mile。就是這些雷達在不列顛戰役中成功地探測到敵機，並且依賴它使有限的英國戰鬥機能有效地抗擊進攻的轟炸機。它們做了所需的工作。
高頻電磁波的一個重要特性是它能被電離層折射，並且根據電離層實際情況，電磁波可以在500～2000 n mile的距離外折射回地面。這可用做飛機和其他目標的超視距檢測。對於大面積觀察（如海洋）的雷達來說，可能實現的超視距探測距離使頻譜的HF段頗具吸引力，而採用常規微波雷達是不實際的。
甚高頻（VHF, 30～300 MHz）
20世紀30年代開發的大多數早期雷達都工作在該頻段。在當時，這些頻率的雷達技術是技術領域大膽的探索，處於技術前沿。這些早期的雷達很好地適應了當時的需要，並牢固地確立了雷達的實用性。
和HF頻段一樣，VHF頻段很擁擠，帶寬窄，外部雜訊高，波束寬。但是與微波頻段相比，所需的工藝簡單、價格便宜。大功率和大尺寸天線都現成可用。對於性能好的MTI雷達所需的穩定的發射機和振盪器來說，該頻段較更高頻段更容易實現，並且可以免受頻率升高時盲速對MTI效能的限制。雨的反射不成問題。在好的反射表面上（如海面）採用水準極化，直射波和表面反射波間的相長干涉會大大增加雷達的最大防空距離（幾乎為自由空間作用距離的兩倍）。但伴隨而來的相消干涉會導致覆蓋範圍內某些仰角能量為零和低仰角能量降低。該頻段是低成本、遠距離雷達諸如衛星探測設備的一個好的工作頻段。理論上，要想減小大多數空中目標在該頻段的雷達截面積是很困難的。
儘管甚高頻有許多誘人的特點，但是它的優點並不總能彌補它的局限，所以許多雷達不採用該頻段。
超高頻（UHF, 300～1000 MHz）
在很多情況下，甚高頻雷達也適合於超高頻，但比起VHF頻段，超高頻段外部雜訊低，波束也較窄，並且也不受氣候的困擾。在有合適的大天線情況下，對於遠端警戒雷達，特別是用於監視太空船、彈道導彈等外太空目標的雷達，這個頻段很適用。它特別適合於機載早期預警（AEW），例如使用AMTI檢測飛行器的機載雷達。超高頻段的固態發射機能產生大功率，並且具有可維護性和頻寬大的優點。
L波段（1.0～2.0GHz）
它是地面遠端對空警戒雷達首選的頻段，如作用距離為200 n mile的用於空中交通管制的雷達（美國聯邦航空局（FAA）命名為ARSR）。在該頻段能得到好的MTI性能和大功率及窄波束天線，並且外部雜訊低。軍用3D雷達使用過L波段，也使用過S波段。L波段也適用於必須檢測外太空遠距離目標的大型雷達。
S波段（2.0～4.0GHz）
在S波段，對空警戒雷達可以是遠端雷達，但比在較低頻率上更難達到遠距離。隨著頻率升高，MTI雷達出現的盲速數量增多，從而使MTI的性能變差。雨雜波會明顯減少S波段雷達的作用距離。但對於必須準確估計降雨率的遠端氣象雷達來說，它是首選頻率。它也是對空中程監視雷達的較好頻率，例如航線終端的機場監視雷達（ASR）。該頻段波束寬度更窄，因而角精度和角分辨力高，從而易於減輕軍用雷達可能遭遇的敵方的主瓣干擾的影響。由於在更高的頻率能得到窄的仰角波束寬度，也有軍用3D雷達和測高雷達採用S波段。遠端機載對空警戒脈衝多普勒雷達也工作在該頻段，如機載預警和控制系統（AWACS）。
通常，比S波段低的頻率適合於對空警戒（大空域內探測和低資料率跟蹤多目標）。S波段以上的頻率更適合於資訊收集，例如高資料率精確跟蹤和識別個別目標。若使雷達頻率既用於對空警戒，又適於精確跟蹤（如基於多功能相控陣雷達的軍用防空系統），S波段是合適的折中。
C波段（4.0～8.0GHz）
C波段介於S波段和X波段之間，可看做是二者的折中。但是，在該頻段或更高的頻率上實現遠端對空警戒很困難。該頻段常用於導彈精確跟蹤的遠端精確制導雷達中。多功能相控陣防空雷達和中程氣象雷達也使用該頻段。
X波段（8～12.5GHz）
X波段是軍用武器控制（跟蹤）雷達和民用雷達的常用頻段。艦載導航和領港、惡劣氣象規避、多普勒導航和警用測速都使用X波段。工作于該頻段的雷達的尺寸適宜，所以適合於注重機動性和重量輕而非遠距離的場合。X波段雷達的頻寬寬，從而可產生窄脈衝（或寬頻脈衝壓縮），並且可用尺寸相對小的天線產生窄波束，這些都有利於高分辨力雷達的資訊收集。一部X波段雷達可小到拿在手裡，也可大如麻省理工學院林肯實驗室的“乾草堆山”（Haystack Hill）雷達。它的天線直徑為120 ft，平均輻射功率為500 kW。不過，下雨時會大大削弱X波段雷達的功能。
Ku, K和Ka波段（12.5～40GHz）
在二戰期間發展起來的初期K波段雷達中，它們的波長都集中在1.25 cm（24 GHz）。由於該波長很接近水蒸氣的諧振波長，而水蒸氣的吸收會降低雷達的作用距離，因此選擇這個波長是不適宜的。後來，以水蒸氣的吸收頻率為界將K波段細分為兩個頻段。低端用Ku表示，高端用Ka表示。這些頻率受到關注是因為其頻寬寬，並且用小孔徑天線可獲得窄波束。但是，在該波段難於產生和輻射大的功率。由於雨雜波和大氣衰減的限制，工作在較高頻率愈加困難。所以，並沒有多少雷達採用這些頻率。但是，用於機場地面交通定位和控制的機場場面探測雷達由於要求高分辨力，它們工作在Ku波段。在這種特殊應用中，由於作用距離短，該波段特性的缺點並不重要。
毫米波波段（40 GHz以上）
儘管Ka波段的波長約為8.5 mm（35 GHz），考慮到Ka波段雷達的工藝與毫米波的相比更接近微波雷達的工藝，它很少被認為是毫米波波段的典型頻率。所以毫米波雷達的頻率範圍取在40～300 GHz。當頻率為60 GHz時，由於大氣中氧氣吸收產生的異常衰減，排除了雷達在其鄰近頻率的應用。因而，94 GHz頻率（3 mm波長）通常代表毫米波雷達的“典型”頻率。
如表1.1所示，在IEEE標準中，40GHz以上頻段被進一步分成字母波段。儘管人們對電磁頻譜的毫米波波段感興趣，但是到目前為止還沒有現役雷達運行於Ka波段以上。大功率、高靈敏度接收機和低損耗傳輸線在毫米波波段不易實現，但這並不是根本問題。即使在“晴朗”的天氣下，毫米波波段也存在很高的衰減，這就是雷達很少採用該頻段的主要原因。實際上，所謂“傳播視窗”（94 GHz）處的衰減也大於22.2 GHz水蒸氣吸收頻率點處的衰減。毫米波雷達更適合於那些工作於沒有大氣衰減的空間雷達。對近程應用，當總衰減不大且可承受時，人們在大氣層內的近程雷達中也考慮採用這些頻率。
鐳射頻率
紅外光譜、可見光譜和紫外光譜的雷射雷達可得到幅度、效率適當的相參功率和定向窄波束。雷射雷達具有的良好的角度和距離分辨力，對目標資訊的獲取來說頗具吸引力，例如精確測距和成像。它們已用於軍用雷達測距器和勘探的距離測量。人們已考慮利用這些雷達從太空測量大氣溫度、水蒸氣、臭氧的分佈剖面以及測量雲層的高度和對流層風速。雷射雷達孔徑的實體面積比較小，因而不能用於大空域的警戒。雷射雷達的嚴重缺點是在雨、雲或霧中不能有效地工作。
結語 :
雷達的研究熱度可以通過世界各地每年投入資金的大幅度增加以及汽車市場對毫米波汽車防撞雷達需求得到證明，可以預見在不久的將來，毫米波波段車載防撞雷達隨著晶片工藝以及加工工藝的進一步提高其成本將會進一步的降低，這就使得其應用範圍及應用空間將會進一步擴大。毫米波波段車載雷達和其他類型的車載防撞雷達相比而言具有許多其他雷達不具有或者說完全不可能實現的優點，其不僅僅可以用於測距、測速和防撞報警，而且可以用於測向等功能。其測量範圍、測量障礙物的解析度都將遠遠的超過一般的車載雷達，虛報警的概率將會大幅度降低，這就為汽車的前向主動防撞系統以及自我調整巡航控制系統的發展提供更大的空間，進一步促進汽車駕駛過程中的智慧化或者說半智慧化的發展，從而起到降低汽車事故以及保護駕駛員的人身安全。
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