Un système radar primaire envoie une fréquence radio de haute puissance à partir d’une antenne rotative et utilise tous les signaux réfléchis pour déterminer la distance et la vitesse des objets dans l’air ou sur l’eau. Le signal radio indique la distance à un objet depuis le temps qu’il a fallu pour faire l’aller-retour jusqu’à l’objet. Pour le radar utilisé dans le contrôle des avions, le signal de retour peut également être utilisé pour déterminer l’altitude approximative de l’avion, ou la hauteur au-dessus du sol. Une antenne est une parabole ou une structure métallique incurvée qui focalise un faisceau radio et le transmet dans une direction spécifique.
Radar est un acronyme, ou une version abrégée, du terme détection et télémétrie radio. Développé pour la première fois pour la détection d’avions dans les années 1930, les premiers radars avaient une portée limitée en raison des limites de puissance des antennes à cette époque. Bien que la puissance de l’antenne et le logiciel se soient améliorés, au début du 21e siècle, la limite pratique du radar primaire de la circulation aérienne est d’environ 60 miles (100 kilomètres).
L’utilisation d’un radar primaire nécessite une grande puissance de signal, car les objets plus éloignés de l’antenne réfléchiront ou renverront un signal faible. À de plus grandes distances de l’antenne, le radar devient peu fiable comme moyen de déterminer la position de l’avion avec uniquement des signaux réfléchis. L’augmentation du trafic aérien au 20e siècle a créé un besoin pour d’autres systèmes de positionnement d’aéronefs.
À partir des années 1960, les avions ont commencé à utiliser des transpondeurs pour aider au contrôle du trafic aérien. Un transpondeur est à la fois un récepteur et un émetteur, qui reçoit le signal radar du radar primaire et renvoie un signal contenant des informations d’identification, d’altitude et de vitesse de l’avion. Ce radar dit secondaire améliore la précision de la position de l’avion, car le transpondeur est alimenté par l’avion et envoie un signal plus fort qu’un signal radar primaire.
Des transpondeurs améliorés à partir de la fin du 20e siècle ont également fourni des informations supplémentaires sur l’avion. Les pilotes pourraient sélectionner des paramètres qui indiqueront à un contrôleur de la circulation aérienne au sol si l’avion est détourné, ou sous le contrôle d’autres personnes, ou s’il y a une urgence à bord. Ces signaux actifs ont été envoyés au récepteur radar secondaire situé sur la même antenne que le radar primaire, et peuvent être visualisés sur les écrans de contrôle du trafic.
Les bateaux sur l’eau peuvent également être détectés avec des systèmes radar, avec certaines limitations. Les hautes vagues peuvent masquer ou cacher les retours radar des petits bateaux, et la courbure ou la forme de la Terre rendent impossible de voir les bateaux sous l’horizon. Les grands navires militaires peuvent utiliser des formes ou des revêtements déroutants pour le radar qui absorbent le radar pour les faire apparaître comme des bateaux beaucoup plus petits sur les écrans radar.
Le radar peut également être utilisé pour détecter la météo. Les molécules d’eau dans les nuages peuvent refléter certaines fréquences des signaux radar, qui montreront des nuages contenant de la pluie. Les premiers systèmes ne pouvaient voir que les gouttes de pluie en mouvement, mais les systèmes depuis la fin du 20e siècle peuvent détecter l’humidité même sans pluie.
Le radar Doppler peut détecter la vitesse et la direction des gouttelettes d’eau se déplaçant dans l’air. Le signal réfléchi est analysé par un logiciel qui indique si le signal se rapproche ou s’éloigne de l’antenne. Il peut afficher une rotation indiquant une éventuelle tornade, même la nuit ou lorsqu’il est masqué par de fortes pluies.