2 基本原理 — レーダー方程式
2.1 反射
マイクロ波は、波長が短い（例えば24 GHzで約12 mm≒4.7インチ）ゆえに光と類似した振る舞いを示します。つまり、散乱、回折、反射、拡散、干渉などの現象が存在します。
この特性を理解することはレーダーシステムの多くの特性を把握する際に重要です。
レーダー技術の応用においは、送信された電磁波が物体に当たり散乱したり、そのうちの一定割合で反射波として戻ってくることが期待されます。
物体で反射された後の受信信号強度を解析した数学的な表現として公式化されています。
これは「レーダー方程式」と呼ばれます：
公式 (1) レーダー方程式
ここで、
Pr：受信信号電力
Pt：送信電力
Gt：送信アンテナ利得
Gr : 受信アンテナ利得
σ：物体のレーダー断面積（Radar Cross Section）
R レーダーセンサと物体の距離
細部の解説は控えますが、重要なポイントは以下の2点です：
- 受信信号電力は距離の4乗に反比例します。逆に言えば、レーダー探知距離は送信電力の4乗根に比例します。
- 受信信号電力は物体のレーダー有効反射断面積（RCS）に比例します。
レーダー有効反射断面積(RCS) は周波数に依存関係があります。
例えば 24 GHz帯の典型値は以下の通りです：
| 物体 | レーダー断面積 |
|---|---|
| 人間 | 約 0.5 m² |
| コカ・コーラ缶 | 0.5 m² |
| 自動車（入射角度依存） | 1 ～ 5 m² |
| 金属板（1 m²) | 数百 m² |
言い換えれば、人間は金属片と比較してかなり検出が難しいレーダー標的です。物質の特性は次節の「物質貫通特性」でより明らかになります。
2.2 物質透過特性
マイクロ波が物質を多少は透過する性質は、レーダーの送信機をカバー（レドーム）の内部に遮蔽でき、環境の影響に強くかつ目立たない形状を実現する上で重要な特性と言えます。
以下に代表的な材料における透過特性を示します：
| 金属 | 透過せず、完全に反射 |
| 水 | ほぼ透過せず、完全に吸収 |
| 化学フォーム | 非常に良好、減衰は非常に少ない |
| 衣類 | 乾燥時：良好、湿潤時：最大20 dBの減衰 |
| 雨 | 良好だが最大6dBの減衰 |
| プラスチック | 非常に良好、最適な厚みと間隔で0.5～3dBの損失 |
| 人体 | ほとんど透過しないが、一部は透過し、吸収および反射される |
| 木材 | 乾燥時：良好,湿潤時：最大10 dBの減衰 |
| 氷 | 最大10dBの減衰 |
まとめると、電波を吸収する材料はレーダー有効反射断面積(RCS) は比較的小さいものになります。これは、材料の不連続性（界面で生じる反射損失）による反射は存在するものの、大部分のエネルギーが吸収されるためです。
例として、潜水艦の追跡や通信にマイクロ波は適しません。水は完全な吸収体として機能します。この場合、通信には長波を、検出には音波反射（ソナー原理）が用いられます。