Nel 1922 Guglielmo Marconi espose su basi scientifiche il principio della riflessione delle radioonde da parte di ostacoli, anticipando in questo modo i successivi esperimenti di radiolocalizzazione degli oggetti. Nel 1924 il fisico britannico Edward Appleton (1892-1965) sperimentò con successo la riflessione di impulsi radio per le sue ricerche sugli strati ionizzati dell'alta atmosfera. Negli anni Trenta le ricerche proseguirono, tanto che nel 1935 il fisico scozzese Robert A. Watson-Watt (1892-1973) riuscì a realizzare il primo radar (RAdio Detection And Ranging, "radio rivelazione e localizzazione") di utilizzo pratico, capace di localizzare aerei a distanze superiori a 161 km. Ne dette dimostrazione alle autorità militari britanniche che ne furono colpite: nel 1939 le coste meridionali e orientali dell'Inghilterra ospitavano una serie di stazioni radar che si sarebbero rivelate fondamentali allo scoppio della seconda guerra mondiale, per individuare navi e aeroplani nemici. Ma il radar fu subito impiegato anche a scopi civili, come mezzo anticollisione per le navi che effettuavano traversate pericolose e avevano bisogno di individuare iceberg o altri ostacoli: nel 1935 il transatlantico francese Normandie fu dotato di un dispositivo del genere.
Il principio alla base del funzionamento di un radar è piuttosto semplice. Un trasmettitore genera una successione di impulsi di onde elettromagnetiche che un'antenna provvede a concentrare, irradiandoli nella direzione voluta. Se le onde colpiscono un oggetto posto sul loro cammino, vengono in parte riflesse dall'oggetto, creando un'eco di ritorno che viene captata dall'antenna. Poiché la velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche è nota (è uguale a quella della luce - 300.000 km/s), misurando il tempo che un segnale impiega per tornare è possibile calcolare la distanza dell'oggetto. E' importante, comunque, che il dispositivo per generare gli impulsi sia potente. In questo senso, il radar fece un decisivo passo in avanti nel 1940, anno in cui in Inghilterra due fisici dell'università di Birmingham, John Randall (1905-1984) e Harry D. Boot (1917-1983), costruirono un magnetron a cavità che permetteva di generare oscillazioni a microonde, onde elettromagnetiche con lunghezze d'onda che possono andare dai 10 cm (microonde ultraalte o decimetriche) a 1 cm (microonde superalte o centimetriche) e frequenze molto elevate. Il magnetron a cavità può funzionare in onda continua, vale a dire erogando potenza con continuità nel tempo, come nel caso dei forni a microonde , o a impulsi, come nel caso del radar.
Durante il secondo conflitto mondiale, per le forze armate inglesi proprio la superiorità tecnica dei radar si rivelò fondamentale, consentendo loro di vincere una battaglia aerea decisiva, la cosiddetta battaglia d'Inghilterra, durata da agosto a ottobre 1940, e di sventare il progettato piano d'invasione dell'isola.
Attualmente, i componenti fondamentali di un'apparecchiatura radar sono: il trasmettitore per la generazione degli impulsi; l'antenna, con funzione sia di trasmissione sia di ricezione e che dev'essere fortemente direttiva e orientabile; il ricevitore, che attraverso il
computer , amplifica ed elabora gli echi di ritorno captati dall'antenna; l'indicatore, normalmente un monitor, che visualizza i segnali.
Oggi i radar vengono utilizzati per la navigazione e il controllo del traffico aereo, in meteorologia, per monitorare il livello di inquinamento ambientale, ecc.
Nel caso del controllo del traffico aereo, da terra vengono impiegati due tipi di radar, uno primario e uno secondario.
L'antenna del radar primario ruota in tutte le direzioni dello spazio aereo indirizzando il segnale in orizzontale, in modo da individuare la presenza dell'aeroplano e il suo azimut, o distanza angolare orizzontale; una volta individuato il velivolo, il radar secondario invia segnali in codice a un trasponditore a bordo dell'aereo, "interrogandolo" sulla sua
altezza e identità. I segnali di risposta, anch'essi in codice, correlati con le informazioni date dal radar primario, vengono elaborati e quindi visualizzati sullo schermo dell'operatore. Gli aerei di linea sono inoltre dotati di analizzatori radar, posti sul muso, in grado di fornire una
cartina meteorologica di eventuali perturbazioni fino a 300 km di distanza. Infatti, i segnali radar possono essere riflessi anche da gocce di pioggia. E' questo il motivo per cui i radar vengono utilizzati in meteorologia per effettuare previsioni del tempo. Addirittura, sono stati impiegati i radar Doppler per individuare tornado in avvicinamento. I
radar Doppler, basati sull'effetto Doppler , permettono non solo di rilevare oggetti in movimento ma anche di identificarne la velocità di spostamento, e infatti vengono usati nei rilevatori automatici di velocità che si trovano sulle autostrade o nei centri abitati.
Per individuare alcune proprietà degli strati atmosferici, come la turbolenza in aria chiara o la diffusione delle particelle di pulviscolo cosmico, e per misurare il livello di inquinamento atmosferico si utilizzano radar a microonde che impiegano laser . Questi radar, detti anche lidar (LIght Detection And Ranging, "rivelazione e localizzazione
luminosa"), emettono un raggio laser in direzione dello strato atmosferico che si vuole studiare; le microonde si diffondono per opera delle particelle dello strato per poi tornare in parte al suolo, incidendo su un fotomoltiplicatore, un tubo elettronico in grado di trasformare gli impulsi luminosi ricevuti in impulsi elettrici un miliardo di volte pi├╣ intensi. Il segnale d'uscita del fotomoltiplicatore viene poi
analizzato permettendo di ottenere le informazioni desiderate.
Attualmente anche i satelliti artificiali , le sonde spaziali e veicoli spaziali come lo Space Shuttle utilizzano apparecchiature radar per raccogliere informazioni relative sia alla superficie terrestre sia a quella di altri pianeti. Si parla in questo caso di "radarastronomia", differente dalla radioastronomia proprio perché, pur utilizzando come ricevitori i radiotelescopi , analizza segnali riflessi dai corpi celesti e non trasmessi. Durante la missione di aprile 1994, lo Space Radar Laboratory dello Shuttle Endeavour rilevò importanti dati circa l'inquinamento ambientale, mentre la sonda Magellano, messa in orbita dallo Shuttle Atlantis nel maggio 1989, è riuscita nel corso degli anni a ricostruire la mappa della superficie di Venere grazie alle sue potentissime apparecchiature radar, in grado di "squarciare" la cortina di nubi che avvolge il pianeta.
