1、基本雷達方程
設雷達發射機功率為Pt，當雷達為全向輻射雷達時，與雷達的距離為R處任一點的功率密度St為雷達反射功率Pt與球表面積4ΠR2之比
為了增加在某方向上的輻射功率密度，雷達通常采用方向性天線，其中天線增益G和有效面積A之間的關系。
（2）
其中G為天線增益，A為有效面積，
為所用波長。除此之外增益和天線的方位以及仰角波束寬度的關系式為：
式中K≤1，且取決於天線的物理孔徑形狀，θa、θe分別為天線的方位和仰角波束寬度（單位:rad）。
因此在自由空間，在雷達天線增益為Gt的輻射方向上，距離雷達天線為R的目標的功率密度為：
目標受到電磁波的照射，因其散射特性將產生散射回波。散射功率的大小和目標所在點的發射功率密度S1和目標的散射截面積σ有關。若假定目標可將接收到的回撥能量無損耗地輻射出，就得到了目標的散射功率為：
假設目標將散射回波全向輻射，同時為收發共用天線，那么接收天線的回波功率密度為：
如果雷達接收天線的有效接受面積為Ar，則天線增益和有效面積之間的關系滿足公式2，接收回波的功率：
其中
為目標雷達截面積，Pt為發射功率，R為距離。
從上述接收功率公式可以看出，接收的回波功率反比於目標與雷達之間的距離的四次方。接收的功率
必須超過最小可檢測信號功率Simin，雷達才能夠可靠的發現目標，當
等於Simin時，就可得到雷達檢測該目標的最大作用距離Rmax。當為單極地脈沖雷達時，它的關系式為。
將其化為距離的公式為：
上述兩個方程表明了作用距離Rmax和雷達參數以及目標特性間的關系。
第一個式子中Rmax與
成反比，第二個式子Rmax與
成正比。這是因為，對於第一個式子，由於當天線面積不變時、波長
增加時，天線增益下降，導致距離減小。對於第二個式子，當天線增益不變，波長增大時，要求的天線面積增大，有效面積增加，其結果是作用距離變大。
2、實際情況下雷達方程
上述雷達方程雖然給出了作用距離和各參數間的定量關系，但因未考慮設備的實際損耗和環境因素，而且方程中還有目標發射面積和最小可檢測信號兩個不可能准確預定的量。因此只是一個估算公式。
在實際情況中，雷達接受的回波信號總會受接收機的內部噪聲和外界環境干擾。因此用噪聲系數來描述這種影響。噪聲系數為：
0為實際接收機的輸出噪聲功率，Ni為接收機的輸入噪聲功率，Ga為接收機的增益。由於接收機輸入噪聲功率Ni=kT0B,B為接收機帶寬。
則輸入短信號功率為：
同時用L表示雷達各個部分的損耗，得到：
