在脉冲雷达中，由发射机周期性产生高功率射频窄脉冲信号经由雷达发射天线向空中辐射。在每次脉冲辐射后的等待时间内，雷达接收机接收目标散射后抵达接收天线的回波脉冲信号，通过测量脉冲电磁波往返时间延迟（图1）得到目标的距离。

图1 雷达脉冲信号及回波测量

脉冲雷达的信号以脉冲间隔时间远大于脉冲宽度的方式辐射，这种信号可以是固定载频的矩形脉冲，也可以是经过编码或频率调制、噪声调制的复杂脉冲信号。相邻发射脉冲可以是具有一定规律的相干信号，也可以是随机性的非相干信号。

脉冲雷达的最显著特点是收发分时工作，因而雷达的收发功能可以采用共用天线的方式实现。在对空模式的机载脉冲雷达中，由于雷达波束下视甚至天线旁瓣搭地时，地面反射波（地杂波）的幅度一般会大于空中目标的回波信号幅度，因而采用简单时域信号幅度检测方法的脉冲雷达难以检测出杂波下的目标，所以，脉冲雷达一般只用于高空或上视无杂波区的目标进行检测和跟踪。雷达的测角方法一般采用圆锥扫描法，其原理是将波束轴偏离天线轴，并绕天线轴旋转，通过幅度解调得到当前角误差。当目标处于天线轴线上时，因波束旋转轴方向是等信号轴方向，波束旋转一周，天线接收的信号幅度不变。当目标偏离天线轴线时，波束旋转一周，目标有时靠近有时远离波束最大辐射方向，这使得接收的信号幅度形成一个周期性的变化，输出信号强度受到近似正弦波调制。

由图2可知存在下列关系:

根据空间几何关系，应存在：

图2 圆锥扫描关系图

在对海模式下，由于海杂波的后向散射相对较弱，信杂比（SCR）较高，脉冲雷达可以直接用于对海面目标的检测与跟踪。在对地模式下，脉冲雷达广泛用于实波束地图测绘（RBM）与固定目标检测（FTI）。

1937年在英国诞生了第一部机载脉冲雷达，被用于空-海监视，同时期也出现了空-空探测与测距截击雷达。20世纪50年代雷达理论有了重大进展，单脉冲、相控阵、合成孔径、脉冲多普勒（PD）概念的提出，为研制新体制脉冲雷达奠定了理论基础，1959年研制成功了NASSAR系统的机载单脉冲火控雷达。20世纪80年代，PD雷达处于日臻成熟阶段，典型代表就是美国F-16飞机装备的APG-68火控雷达。