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レーダー（レーダーは電波探知測距の略）の歴史は、19世紀後半にハインリヒ・ヘルツが行った、電波が金属物体によって反射されることを示した実験から始まった。この可能性は、ジェームズ・クラーク・マクスウェルの電磁気学に関する画期的な研究の中で示唆されていた。しかし、これらの原理を利用できるシステムが広く普及したのは20世紀初頭になってからであり、ドイツの発明家クリスティアン・ヒュルスマイヤーが、霧の中での衝突回避を目的としたシンプルな船舶探知装置を初めて開発した（1904年、帝国特許第165546号）。方向と測距情報を提供する真のレーダー、例えばイギリスのチェーンホーム早期警戒システムなどは、その後20年間で開発された。
短パルスの無線エネルギーを生成できるシステムの開発は、現代のレーダーシステムが実現する上で重要な進歩でした。オシロスコープでパルスのタイミングを測定することで距離を決定でき、アンテナの方向から目標の角度位置が明らかになりました。この2つを組み合わせることで、アンテナに対する目標の位置を特定する「フィックス」が実現しました。1934年から1939年の間に、8か国がこの種のシステムを独自に、そして極秘裏に開発しました。イギリス、ドイツ、アメリカ、ソ連、日本、オランダ、フランス、イタリアです。さらに、イギリスはアメリカと4つの英連邦諸国（オーストラリア、カナダ、ニュージーランド、南アフリカ）と情報を共有し、これらの国々も独自のレーダーシステムを開発しました。戦争中、ハンガリーがこのリストに加わりました。[ 1 ]レーダーという用語は、 1939年にアメリカ陸軍通信隊が海軍向けにこれらのシステムを開発していた際に造語されました。[ 2 ]
戦争中の進歩は急速かつ非常に重要であり、おそらく連合国の勝利の決定的な要因の1つであった。重要な開発は英国のマグネトロン[ 3 ]であり、これによりサブメートル分解能の比較的小型のシステムの作成が可能になった。敵対行為の終結までに、英国、ドイツ、米国、ソ連、日本は、陸上および海上ベースのさまざまなレーダーと小型の航空システムを保有していた。戦後、レーダーの使用は、民間航空、海上航行、警察のレーダー銃、気象学、医療など、多くの分野に広がった。戦後の主要な開発には、大量のコヒーレントマイクロ波を生成する方法としての進行波管、フェーズドアレイレーダーにつながる信号遅延システムの開発、より高い分解能を可能にする周波数の絶え間ない増加などがある。ソリッドステートコンピュータの導入による信号処理能力の向上も、レーダーの使用に大きな影響を与えた。
科学技術の歴史全体におけるレーダーの位置づけについては、著者によって様々な見解がある。一方では、レーダーは理論にほとんど貢献しておらず、理論はマクスウェルやヘルツの時代からほぼ知られていた。したがって、レーダーは科学を進歩させたのではなく、技術と工学の問題であった。フランスでレーダーを開発した一人であるモーリス・ポンテは次のように述べている。
レーダーの基本原理は物理学者の共通の遺産である。結局のところ、技術者の真の功績は、実用的な材料の効果的な実現によって測られる。[ 4 ]
しかし、レーダー開発の計り知れない実用的影響を指摘する人もいる。原子爆弾よりもはるかに、レーダーは第二次世界大戦における連合国の勝利に貢献した。[ 5 ]ロバート・ブデリ[ 6 ]は、レーダーは多くの現代技術の先駆けでもあったと述べている。彼の著書の書評から引用すると、次のようになる。
レーダー は戦後、幅広い成果の源となり、現代技術のまさに系譜を生み出してきた。レーダーのおかげで、天文学者は遠く離れた惑星の輪郭を地図に描き、医師は内臓の画像を見ることができ、気象学者は遠く離れた場所で降る雨を測定でき、航空旅行は道路旅行よりも何百倍も安全になり、長距離電話は郵便よりも安く、コンピューターはどこにでも普及し、かつてレーダーレンジと呼ばれていたものを使って、一般の人々はシットコムの合間に毎日の夕食を作ることができるようになった。[ 7 ]
1886年から1888年にかけて、ドイツの物理学者ハインリヒ・ヘルツは、スコットランドの物理学者ジェームズ・クラーク・マクスウェルが1862年から1864年に開発した方程式で予測されていた電磁波（電波を含む）の存在を証明する一連の実験を行った。ヘルツは1887年の実験で、これらの波がさまざまな種類の物質を透過し、実験室内の金属表面や導体、誘電体からも反射することを発見した。これらの波が反射、屈折、偏光する性質において可視光に似ていることは、ヘルツ自身と他の物理学者によるその後の実験によって示された。[ 8 ]
ラジオのパイオニアであるグリエルモ・マルコーニは、 1899年3月3日にソールズベリー平原で行ったラジオビーコン実験で、電波が物体によって送信機に反射されることに気づいた。[ 9 ] 1916年、彼はイギリスのエンジニア、チャールズ・サミュエル・フランクリンと共に、レーダーの実用化に不可欠な実験で短波を使用した。[ 10 ]彼はその6年後の1922年、ロンドンの電気学会で発表した論文でその発見について語った。
私はまた、反射波のビームを国土を越えて送信する実験についても説明し、このようなシステムを灯台や灯台船に適用すれば、霧の多い天候でも船舶が沿岸の危険な地点を特定できるようになるという有用性の可能性を指摘しました。[今]私には、船舶がこれらの光線の発散ビームを任意の方向に放射または投影できる装置を設計することが可能であり、その光線が他の汽船や船舶などの金属物体に当たると、送信船のローカル送信機から遮蔽された受信機に反射され、それによって霧や濃霧の中で他の船舶の存在と方位を即座に明らかにすることができるように思われます。[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]
1904年、クリスティアン・ヒュルスマイヤーはドイツとオランダで、船舶の衝突を回避するために無線エコーを使用して船舶を検出する方法の公開デモンストレーションを行った。彼の装置は、円筒形放物面反射鏡を備えたダイポールアンテナを使用して指向する信号を生成するために使用される単純な火花ギャップで構成されていた。船舶から反射された信号が、別のコヒーラー受信機に取り付けられた同様のアンテナによって受信されると、ベルが鳴った。悪天候や霧のときは、近くの船舶を確認するために装置が定期的に回転した。この装置は最大3キロメートル（1.6海里）までの船舶の存在を検出し、ヒュルスマイヤーは能力を10キロメートル（5.4海里）まで拡張することを計画していた。距離（レンジ）情報は提供されず、近くの物体を警告するだけであった。彼はテレモビロスコープと呼ばれるこの装置の特許を取得したが、海軍当局の関心がなかったため、この発明は生産されなかった。[ 14 ]
ヒュルスマイヤーは、船舶までの距離を推定するための特許も取得した。塔に設置されたテレモビロスコープで水平線を垂直に走査し、反射波が最も強くなる角度を見つけ、単純な三角測量によっておおよその距離を推定した。これは、パルスの往復伝搬時間によって距離を測定する、後に開発されたパルスレーダーとは対照的である。
船舶の存在を遠隔で示すための無線式装置は、1904年にドイツのクリスチャン・ヒュルスマイヤーによって製作されました。これは、2019年10月にIEEE歴史的マイルストーンとして認定され、電気電子学会によって最初の実用的なレーダーシステムの発明として認められました。 [ 15 ]
その後の30年間、ドイツでは数多くの無線ベースの探知システムが開発されたが、パルスレーダーは開発されなかった。この状況は第二次世界大戦前に変化した。3つの主要産業における発展について述べる。[ 16 ]
1930年代初頭、キールにあるドイツ海軍通信システム実験研究所（NVA）の科学部長を務めていた物理学者ルドルフ・キューンホルトは、水中における船舶探知の音響的手法の改良に取り組んでいた。彼は、目標までの距離測定において望ましい精度を達成するには、パルス電磁波を使用するしかないという結論に至った。
1933年、キューンホルトは、13.5cm （2.22GHz ）のマイクロ波領域で動作する送受信機を用いて、この概念を初めてテストしようと試みた。送信機には、わずか0.1ワットしか出力しないバルクハウゼン・クルツ管（最初のマイクロ波発生器）が使用された。この試みは失敗に終わり、彼は通信用のVHFシステムを開発していたアマチュア無線家のパウル＝ギュンター・エルブスローとハンス＝カール・フライヘル・フォン・ヴィリゼンに協力を求めた。彼らは熱心に同意し、1934年1月に、この取り組みのために電気音響機械装置会社（GEMA）を設立した。当初から、この会社は常に単にGEMAと呼ばれていた。[ 17 ]
GEMAで本格的な研究が始まった。ベルリンの名門ハインリッヒ・ヘルツ研究所に所属するハンス・ホルマンとテオドール・シュルテスがコンサルタントとして加わった。最初の装置は、オランダのフィリップス から購入した分割陽極マグネトロンを使用した。これは50cm（600MHz ）で約70Wの出力を出した が、周波数不安定性に悩まされた。ホルマンはシュルテスのダイポールアンテナアレイに接続されたバルクハウゼン・クルツ管再生受信機を製作し、一方フォン・ヴィリゼンは48cm送信機を使用し、最初は八木アンテナに、次に13.5cmと48cmのパラボラアンテナに接続した。1934年6月、 48cm装置で約2km （1.2マイル）、 13.5cm装置で4kmの距離で、ドップラービート干渉により大型汽船が検出された。10月には、連続波ビームを偶然通過した航空機からの強い反射が観測された。しかし、送信された信号が受信機に入らないようにすることは依然として問題であった。[ 18 ]
キューンホルトはGEMAの作業をパルス変調方式に移行した。周波数安定性が向上した新しい 52cm（600MHz ）フィリップスマグネトロンが使用された。これは毎秒2000回の2μsパルスで変調された。送信アンテナは反射メッシュを備えた10対のダイポールアレイであった。広帯域ヘテロダイン受信機はRCAのアコーン管を使用し、受信アンテナは3対のダイポールで構成され、ローブ切り替えが組み込まれていた。距離の表示にはブラウン管（CRT）が使用された。 [ 18 ]
この装置は、まずペルツァーハーケン近郊のリューベッカー湾にあるNVAのサイトで試験された。1935年5月、湾を挟んだ森林からの反射波を15km （9.3マイル）の距離で検出した。しかし、すぐ近くにいた調査船「ヴェレ」の検出には限定的な成功しか収められなかった。その後、受信機は再構築され、2つの中間周波数ステージを備えた超再生式受信機となった。この改良された受信機により、システムは最大8km （5.0マイル）の距離で船舶を容易に追跡できるようになった。[ 18 ]
1935 年 9 月、ドイツ海軍総司令官に実演が行われた。システムの性能は優れており、ブラウン管から読み取った距離は 50 メートル (1 パーセント未満の変動) の許容誤差で、ローブ切り替えにより 0.1 度の方向精度が得られた。この装置は量産化されなかったが、GEMA は 50 cm (500 MHz) と 2.4 m 付近で動作する同様のシステムを開発するための資金を得た。これらはそれぞれドイツ海軍のSeetaktとドイツ空軍のFreyaとなった。海軍は水上目標用に短い波長を必要とし、空軍は長い波長でより長い距離を必要とした。50 cm マグネトロンは GEMA TS1三極管に置き換えられ、マグネトロンはバルクハウゼン管に置き換えられた。[ 18 ]
キューンホルトはNVAに留まりながらもGEMAの顧問も務めた。彼はドイツでは多くの人からレーダーの父とみなされている。1933年から1936年にかけて、ホルマンはマイクロ波に関する最初の包括的な論文『超短波の物理学と技術』（Physik und Technik der ultrakurzen Wellen、シュプリンガー社、1938年）を執筆した。
1933年、NVA（ドイツ国家放送局）のキューンホルトがマイクロ波の実験を始めた当初、彼はテレフンケン社にマイクロ波管に関する情報を求めた。（テレフンケン社はドイツ最大の無線機器メーカーだった。）そこでヴィルヘルム・トルメ・ルンゲは、これらの周波数帯に対応する真空管は入手できないと彼に告げた。実際には、ルンゲはすでに高周波送信機の実験を行っており、テレフンケン社の真空管部門にセンチメートル波長帯の装置の開発を依頼していた。
1935年の夏、当時テレフンケンの無線研究所所長であったルンゲは、無線を用いた検出に関する社内資金によるプロジェクトを開始した。バルクハウゼン・クルツ管を用いて、50cm （600MHz ）の受信機と0.5Wの送信機が製作された。アンテナを地面に平らに置き、ある程度の距離を置いて、ルンゲは上空を飛行機で通過させ、受信機が強いドップラービート干渉信号を出力することを発見した。[ 19 ]
ルンゲは、ハンス・ホルマンを顧問として、パルス変調を用いた1.8m （170MHz ）システムの開発を続けた。ヴィルヘルム・シュテッペは、共通アンテナを可能にするための 送受信装置（デュプレクサ）を開発した。シュテッペはまた、故郷のダルムシュタットにちなんでこのシステムにコードネームを付け、テレフンケンでシステムに都市名を付ける慣習を始めた。送信出力がわずか数ワットのこのシステムは、1936年2月に初めてテストされ、約5km （3.1マイル）の距離で航空機を探知した。これにより、ドイツ空軍は50cm（600MHz ）砲照準システム、ヴュルツブルクの開発に資金を提供した。[ 20 ]
第一次世界大戦以前から、スタンダード・エレクトリック・ローレンツ社はドイツ軍の通信機器の主要サプライヤーであり、テレフンケン社の主要なライバルでした。1935年後半、ローレンツ社はテレフンケン社のルンゲが無線ベースの探知装置の研究を行っていることを知り、ゴットフリート・ミュラーの下で同様の活動を開始しました。パルス変調方式の装置「Einheit für Abfragung (DFA – Device for Detection)」が製作されました。これは、 70cm (430MHz ) で約1kWの出力で動作するDS-310型真空管（Acornに類似）を使用し 、反射スクリーンで裏打ちされた半波長ダイポールアンテナの列で構成された同一の送受信アンテナを備えていました。
1936年初頭、初期実験では、最大約7km （4.3マイル）離れた高層ビルからの反射波が観測された。2本の真空管を使用することで出力が2倍になり、1936年半ばにはキール近郊の崖に装置が設置され、7km（4.3マイル）離れた船舶と4km（2.5マイル）離れた航空機を良好に検出することに成功した。
この実験装置の成功はドイツ海軍に報告されたが、海軍は関心を示さなかった。海軍は既にGEMA社と類似の装備の開発で本格的に取り組んでいたからである。また、ローレンツ社が多くの外国と広範な協定を結んでいたため、海軍当局は同社が機密業務を扱うことに懸念を抱いていた。その後、DFAはドイツ陸軍に実演され、陸軍はローレンツ社と、対空砲（Flak）を支援するシステムであるKurfürst （選帝侯）の開発契約を締結した。
1915年、ロバート・ワトソン・ワットは気象庁に気象学者として入庁し、ハンプシャー州オールダーショットの出張所で勤務した。その後20年間、彼は大気現象を研究し、落雷によって発生する無線信号を利用して雷雨の位置を特定する方法を開発した。回転式指向性アンテナを用いてこれらの瞬時に消える信号の方向を正確に特定することが困難であったため、1923年には信号を表示するためにオシロスコープが使用されるようになった。この事業は最終的にバークシャー州スラウ郊外に移転し、1927年には科学産業研究省（DSIR）傘下の機関としてスラウ無線研究所（RRS）が設立された。ワトソン・ワットはRRSの所長に任命された。[ 21 ]： 39
1934年、航空省は「科学技術知識の最近の進歩を、敵機に対する現在の防衛方法を強化するためにどの程度活用できるか」を明らかにする目的で、防空科学調査委員会（CSSAD）を設立した。この「ティザード委員会」は、委員長のヘンリー・ティザード卿にちなんで名付けられた。[ 21 ]： 42-43
航空省の科学研究部長であり、ティザード委員会のメンバーでもあったH・E・ウィンペリスは、ドイツ人が無線信号を使って死の光線を作ったと主張するドイツの新聞記事と、巨大な無線アンテナの写真を読んだ。この可能性に不安を感じると同時に興奮もしたが、同時に非常に懐疑的だったウィンペリスは、この概念について判断を下せるかもしれない電波伝搬の専門家を探した。RRSの監督官であるワットは、当時無線分野の権威として確固たる地位を築いており、1935年1月、ウィンペリスは彼に連絡を取り、無線がそのような装置に使えるかどうかを尋ねた。科学助手であるアーノルド・F・「スキップ」・ウィルキンスとこの件について話し合った後、ウィルキンスはすぐに概算を行い、必要なエネルギーが莫大であることを示す結果を得た。ワットは、それはありそうもないと返信したが、次のようなコメントを付け加えた。「依然として困難ではあるが、それほど有望ではない電波探知の問題に注目しており、反射電波による探知方法に関する数値的考察は必要に応じて提出される予定である」[ 22 ] 。
その後数週間にわたり、ウィルキンスは無線探知の問題について検討した。彼はアプローチの概要を示し、必要な送信電力、航空機の反射特性、および必要な受信機感度の詳細な計算によってそれを裏付けた。彼は、ワットの雷探知の概念に基づいた指向性受信機を使用し、別の送信機からの強力な信号を受信することを提案した。タイミング、ひいては距離測定は、送信機からのミュート信号でオシロスコープの波形をトリガーし、その後、反射波をスケールと比較して測定することによって行われる。ワトソン・ワットはこの情報を1935年2月12日に「無線方式による航空機の探知」と題する秘密報告書で航空省に送付した。[ 21 ]： 44-45
1935年、アーノルド・ウィルキンスはBBCの49.8メートル短波送信機から6マイル離れた場所に受信装置を設置し、両者の間を通過するハンドレー・ページ・ヘイフォード爆撃機からの反射を記録した。アルバート・ロウが目撃したこの実験に対し、航空省は研究資金を割り当て、プロジェクトを極秘扱いとした。[ 21 ]： 46この実験は後にウィルキンスによって、1977年のBBCテレビシリーズ「秘密戦争」のエピソード「百マイル先を見る」で再現された。
電離層探査に用いられるパルス送信方式に基づき、チームはRRSで予備システムを設計・構築した。既存の送信機のピーク出力は約1kWであったが、ウィルキンスは100kWが必要になる と見積もっていた。エドワード・ジョージ・ボーエンがチームに加わり、そのような送信機の設計・構築を行った。ボーエンの送信機は6MHz （50m）で動作し、パルス繰り返し周波数は25Hz 、パルス幅は25μsで、目標出力に近づいた。1935年、オーフォード・ネスで試験が開始された。6基の木製タワーが建設され、2基は送信アンテナの張線用、4基は交差受信アンテナのコーナー用であった。[ 21 ]： 48-49
6月17日、最初の標的が探知された。それは17マイル（27km ）の距離にあるスーパーマリン・スカパ飛行艇だった。[ 23 ]ワトソン・ワット、ウィルキンス、ボーエンは、後にこの国でレーダーと呼ばれることになる技術の先駆者として一般的に認められている。[ 24 ] [ 21 ]： 50
1935年12月、英国財務省はテムズ川河口への接近路をカバーする5局からなるシステム「チェーンホーム（CH）」に6万ポンドを拠出した。ティザード委員会の事務局長アルバート・パーシバル・ロウは、この作業の隠蔽のためにRDFという頭字語を考案した。これは「レンジ・アンド・ディレクション・ファインディング（距離・方向探知）」を意味するが、既に広く知られていた「ラジオ・ディレクション・ファインディング（無線方向探知）」を連想させるものであった。[ 18 ]： 53
1935年後半、リンデマンが夜間探知および迎撃装置の必要性を認識したことに応え、既存の送信機は航空機には重すぎると認識したボーエンは、受信機のみを搭載することを提案した。これは後にバイスタティックレーダーと呼ばれるものとなる。[ 25 ]フレデリック・リンデマンの赤外線センサーと空中機雷の提案は非現実的であることが判明した。[ 26 ]ティザードが必要性をますます懸念するようになったため、ボーエンの努力によって、対水上艦艇（ASV）レーダー、そしてそれを通して航空機迎撃（AI）レーダーが実現することになった。[ 27 ]
1937年、ボーエンのチームは、世界初の空中レーダーである粗雑なASVレーダーを悪天候の中、本国艦隊を探知するために設置した。 [ 28 ] 1939年春になって初めて、サーチライトシステム「シルエット」の失敗後、「非常に緊急な問題として」[ 29 ]、ASVを空対空迎撃（AI）に使用することに注目が集まった。[ 29 ] 1939年6月に実証されたAIは、ヒュー・ダウディング空軍元帥 から温かく迎えられ、チャーチルからはなおさら歓迎された。しかし、これは問題となった。[ 29 ]その精度は航空機の高度に依存しており、わずか4マイル（6.4km ）しか探知できないCHでは、航空機をその探知範囲内に位置付けるには精度が不十分であり、追加のシステムが必要となった。[ 30 ]木製のシャーシは（熟練した技術者が手入れをしても）火災を起こしやすいという厄介な傾向があり、[ 31 ]ダウディングはワトソン・ワットが数百セットを提供できると聞かされたとき、「ちゃんと動く10セット」を要求したほどだった。[ 32 ]コッサーとメトロヴィックのセットは航空機での使用には重すぎた[ 29 ]し、RAFには夜間戦闘機のパイロット、観測員、[ 33 ]および適切な航空機が不足していた。[ 34 ]
1940年、ジョン・ランドールとハリー・ブートは空洞マグネトロンを開発し、これにより10センチメートル（波長）レーダーが実現した。[ 21 ]： 144
チェーンホームが高さの計算を行うのを支援するため、ダウディングの要請により、 1940年に電気計算機タイプQ（一般に「フルーツマシン」と呼ばれる）が導入された。[ 28 ]
夜間迎撃の解決策は、WB「ベン」ルイス博士によって提供され、彼は新しい、より正確な地上管制表示である計画位置指示器（PPI）、新しい地上管制迎撃（GCI）レーダー、および信頼性の高いAIレーダーを提案した。[ 30 ] AIセットは最終的にEMIによって製造された。[ 31 ] GCIは、ワトソン＝ワットの反対とCHで十分であるという彼の信念、爆撃機司令部が必要性を否定していたにもかかわらずボーエンが航法にASVを使用することを好んだこと、そしてティザードが欠陥のあるシルエットシステムに依存していたことによって、間違いなく遅延した。[ 35 ]
1936年3月、オーフォードネスでの作業は、本土の近隣にあるボーズィー・マナーに移管された。それまで作業は公式にはDSIR（科学産業研究省）の管轄下にあったが、この時、航空省に移管された。新しいボーズィー研究ステーションでは、チェーンホーム（CH）装置が試作機として組み立てられた。1936年9月にイギリス空軍（RAF）が試作機ステーションを初めて運用した際、装置に不具合が生じた。これらの不具合は翌年4月までに解消され、航空省はより大規模なステーション網の計画を開始した。
CH局の初期ハードウェア構成は以下の通りであった。送信機は20～55MHzの4つの事前選択周波数で動作し 、15秒以内に調整可能で、最大出力は200kWであった 。パルス幅は5～25μsで調整可能で、繰り返し周波数は25Hzまたは50Hzから選択可能であった 。すべてのCH送信機の同期のため、パルス発生器は 英国の電力網の50Hzに同期されていた。高さ360フィート（110m ）の鋼鉄製タワー4基が送信アンテナを支え、高さ240フィート（73m）の木製タワー4基が3つの異なる高さにクロスダイポールアレイを支えていた。複数の受信アンテナからの指向精度を向上させるためにゴニオメーターが使用された。 [ 21 ]： 56～57
1937年の夏までに、最初の20の沿岸無線局が試験運用に入った。年末までに大規模な英国空軍の演習が行われ、大成功を収めたため、最終的に沿岸無線局の全網を構築するために財務省から1000万ポンドが割り当てられた。1938年初頭、英国空軍はすべての沿岸無線局の管理を引き継ぎ、ネットワークは定期運用を開始した。[ 21 ]： 58-59
1938年5月、ロウはワトソン・ワットの後任としてボーズィーの所長に就任した。CHシステムとその後継システムの開発に加え、航空機搭載型RDF装置の開発も本格的に進められた。これはE・G・ボーエンが主導し、200MHz（1.5m）帯の装置を中心に開発された。周波数が高くなったことで、航空機への搭載に適した小型アンテナが可能になった。[ 18 ]： 58-59
オーフォードネスでのRDF（遠隔探知）作業の開始以来、航空省はイギリス陸軍とイギリス海軍に概ね情報を提供し続けており、その結果、両軍はそれぞれ独自のRDF開発を進めることになった。
1931年、陸軍信号実験施設（SEE）のウールウィッチ研究所で、WAS ButementとPE Pollardは 船舶探知のためのパルス600MHz（50cm）信号を調査した。彼らはこの件に関する覚書を作成し、予備実験を行ったが、理由は不明だが、陸軍省はこれを検討しなかった。[ 36 ]
航空省のRDF（遠隔探知）研究が進展するにつれ、王立工兵信号委員会のピーター・ウォーレッジ大佐はワトソン・ワットと会談し、オーフォードネスで開発されていたRDF機器と技術について説明を受けた。彼の報告書「航空機探知の提案方法とその展望」を受けて、SEE（戦略工学研究所）は1936年10月にボーズィーに「陸軍セル」を設立した。これはE・タルボット・パリスの指揮下で行われ、スタッフにはブトマンとポラードが含まれていた。このセルの活動は、RDF機器の2つの主要なタイプ、すなわち対空砲と探照灯を補助する砲照準（GL）システムと、沿岸砲兵を誘導し海外の陸軍基地を防衛する沿岸防衛（CD）システムに重点を置いていた。[ 21 ]： 68-69
ポラードは最初のプロジェクトである早期警戒RDF（無線方向探知）システム、コードネーム「移動無線ユニット（MRU）」を率いた。このトラック搭載型システムは、CH局の小型版として設計された。周波数は23MHz （13m）、出力は300kWであった。高さ105フィート（32m ） の単一の塔には、送信アンテナと、信号方位を推定するために直交配置された2つの受信アンテナが設置されていた。1937年2月、開発ユニットは60マイル（97km ）の距離で航空機を探知した。航空省もこのシステムをCHシステムの移動補助システムとして採用した。[ 21 ]： 68-69
1938年初頭、ブテマンはボーエンが開発を進めていた200MHz（1.5m）の航空機搭載レーダーを基に、沿岸防衛レーダーMark I システムの開発に着手した。送信機は400Hzのパルスレート、2μsのパルス幅、 50kWの出力（後に150kWに増強）を備えていた。ブテマンはまた、ビームとレーダー方程式も導入した。1939年5月までに、CD MK II RDFは高度500フィート（150m ）まで、距離25マイル（40km ） で飛行する航空機を探知できるようになった。 [ 21 ]： 69-71
英国海軍はバウドシーにおける航空省の活動と密接な連絡を維持していたものの、独自のRDF開発拠点を南海岸のハンプシャー州ポーツマスにある国王信号学校（HMSS）の実験部門に設置することを選択した。 [ 21 ]： 73
HMSSは1935年9月にRDFの研究を開始した。RF Yeoの指揮下で行われた初期の取り組みは、75 MHz（4 m）から1.2 GHz（25 cm）の周波数帯で行われた。すべての作業は極秘で行われ、ポーツマスの他の科学者や技術者と話し合うことさえできなかった。 最終的に75 MHzの測距専用装置が開発され、タイプ79Xと命名された。訓練船を使用して基本的なテストが行われたが、動作は満足のいくものではなかった。1937年8月、HMSSのRDF開発は変化し、多くの優秀な研究者がこの活動に加わった。John DS Rawlinsonはタイプ79Xの改良を担当することになった。効率を上げるために、彼は周波数を43 MHz（波長7メートル）に下げた。タイプ79Yと命名されたこの装置は、独立した固定式の送信アンテナと受信アンテナを備えていた。 1938年、79Y型は海上で試験され、30マイルと50マイル（48kmと80km ）の距離で航空機を探知した。その後、このシステムはHMSシェフィールドとHMSロドニーに配備された。[ 21 ]： 74-75 [ 37 ]
米国では、海軍と陸軍の両方が敵艦船や航空機を遠隔で位置特定する手段を必要としていた。1930年、両軍はこうしたニーズを満たす無線機器の開発に着手した。これらの取り組みにはほとんど連携がなかったため、それぞれ個別に説明する。
1922年の秋、アルバート・H・テイラーとレオ・C・ヤングは、米国海軍航空無線研究所で通信実験を行っていたところ、ポトマック川の木造船が自分たちの信号に干渉していることに気づいた。彼らは、これを港湾防衛における船舶探知に利用できるかもしれないという覚書を作成したが、その提案は採用されなかった。[ 38 ] 1930年、テイラーとヤングと共にワシントンDCの米国海軍研究所（NRL）に勤務していたローレンス・A・ハイランドは、同様の無線機器の配置を用いて通過する航空機を探知した。これが、この技術を船舶や航空機の探知に利用する提案と特許につながった。[ 39 ]
単純な電波干渉装置では物体の存在を検出できますが、その位置や速度を特定することはできません。そのためにはパルスレーダーの発明、そして後に連続波信号からこの情報を抽出するための追加の符号化技術を待つ必要がありました。NRLのテイラーのグループが干渉無線を検出手段として受け入れさせることに失敗したとき、ヤングはパルス技術を試すことを提案しました。これにより、目標までの距離を直接決定することも可能になります。1924年、ハイランドとヤングは、ワシントンのカーネギー研究所のグレゴリー・ブライトとマール・A・トゥーブのために、電離層の高さを測定することに成功した送信機を製作しました。[ 40 ]
ロバート・モリス・ペイジはテイラーからヤングの提案を実行するよう命じられた。ペイジは60MHzで動作し 、パルス幅10μs、パルス間隔90μsの送信機を設計した。1934年12月、この装置を用いてポトマック川を上下に飛行する1マイル（1.6km ）離れた飛行機を検出した。検出範囲は狭く、オシロスコープモニターの表示もほとんど不明瞭であったが、パルスレーダーシステムの基本概念を実証した。[ 41 ]このことから、ペイジ、テイラー、ヤングは世界初のパルスレーダーを構築し実証した人物として一般的に認められている。
Pageによる重要なその後の開発はデュプレクサであり、これは送信機と受信機が同じアンテナを使用しても、高感度な受信回路に過負荷をかけたり破壊したりすることなく済む装置である。これにより、長距離目標の正確な位置決定に不可欠な、別々の送信アンテナと受信アンテナの同期に関する問題も解決された。[ 18 ]： 66-67
パルスレーダーの実験は、主に短パルスを処理するための受信機の改良を中心に続けられた。1936年6月、NRL（海軍研究所）初の試作レーダーシステム（周波数28.6MHz）が政府関係者に披露され、最大25マイル（40km ） の距離にある航空機を追跡することに成功した。このレーダーは、少なくとも今日の基準からすると低周波信号に基づいていたため、大型アンテナが必要となり、船舶や航空機への搭載には不向きであった。
アンテナのサイズは動作周波数に反比例するため、システムの動作周波数を200MHzに引き上げ 、より小型のアンテナを使用できるようにした。200MHzという周波数は、既存の送信管やその他の部品で実現可能な最高周波数であった。1937年には、砲身に八木アンテナを取り付けた状態で、 USSリアリー に搭載して試験が行われた。 [ 21 ]： 126
海上試験の成功に基づき、NRLはシステムをさらに改良した。ページはリング発振器を開発し、複数の出力管を可能にし、パルス出力を 5μsパルスで15kWに増加させた。20×23 フィート（6×7m）の積層ダイポール「ベッドスプリング」アンテナが使用された。1938年の実験室試験では、XAFと命名されたこのシステムは、最大100マイル（160km ）の距離で航空機を探知した。1939年1月から海上試験のために戦艦USSニューヨークに搭載され、アメリカ艦隊で最初の運用可能な無線探知測距装置となった。[ 21 ]： 126-127
1939年5月、 RCAに製造契約が授与された。CXAMと命名され、1940年5月に納入が開始された。RADARという略語は「Radio Detection And Ranging」の頭文字をとったものである。[ 42 ]最初のCXAMシステムの1つは、1941年12月7日の真珠湾攻撃で沈没した戦艦USSカリフォルニアに搭載された。
大恐慌が始まると、経済状況の変化により、アメリカ陸軍通信隊は広範囲に分散していた研究所の運営をニュージャージー州フォート・モンマスに集約することになった。1930年6月30日、これらの研究所は通信隊研究所（SCL）と命名され、ウィリアム・R・ブレア中佐（博士）がSCL所長に任命された。
SCLは、その他の活動の中でも、音響および赤外線放射による航空機探知の研究を担当することになった。ブレアは博士課程の研究で電磁波と固体材料との相互作用を研究しており、当然ながらこの種の探知に注目した。当初は、航空機エンジンの熱や赤外線フィルターを備えた大型サーチライトからの反射光、あるいはエンジン点火時に発生する無線信号など、赤外線放射の探知が試みられた。
赤外線探知ではある程度の成果が得られたものの、無線を用いた成果はほとんど得られなかった。1932年、海軍研究所（NRL）における航空機探知のための無線干渉に関する進展が陸軍に伝えられた。ブレアはこの情報を活用しなかったようだが、SCLは当時世界中で知られていたマイクロ波領域における無線信号の生成、変調、および検出方法について体系的な調査を行った。[ 21 ]： 130
1934年、陸軍通信隊長はSCLに対し、マイクロ波無線測位（RPF）の調査を指示した。1934年と1935年の試験では、バイスタティック配置を用いてドップラーシフト信号が観測された。[ 21 ]： 130-131
ブレアは明らかに、1934年12月にNRLでパルスシステムが成功したことを知らなかった。1935年の内部メモで、ブレアは次のようにコメントしていた。
現在、標的に対して断続的な振動列を投影し、投影間の間隔で発生する反射波を検出するという方式が検討されている。[ 21 ]： 131
1936年、W.デルマー・ハーシュバーガーとロバート・H・ノイズは、パルス変調方式の75 ワット、110MHz （2.73m ）送信機と、NRLの受信機を模倣した受信機を製作した。[ 21 ]： 132-133
1936年10月、ポール・E・ワトソンがSCLの主任技師に就任し、プロジェクトを率いた。海岸近くに送信機と受信機を1マイル離して設置したフィールドセットアップが作られた。1936年12月14日、実験装置はニューヨーク市を発着する航空機を最大7マイル（11km ）の距離で検出した。 [ 43 ]
1937年、ラルフ・I・コールとウィリアム・S・マークスは、受信機と方位角・仰角検出用に別々のアンテナを使用し、爆撃機を照らすことに成功した。これを見たヘンリー・A・ウッドリング陸軍長官は翌日、発注を行った。[ 21 ]： 132
1938年、1.5メートル帯のSCR-268は、ジェームズ・C・ムーア少佐が設計したローブスイッチングアンテナを採用した。ウェスタン・エレクトリック社とウェスティングハウス社の協力のもと、1939年にウェスタン・エレクトリック社で生産が開始され、1941年に運用が開始された。[ 21 ]： 132-133
SCR-268が運用開始される前から、すでに大幅な改良が加えられていた。ハロルド・A・ザール少佐（博士）が率いるプロジェクトでは、2.83メートル移動式SCR-270と固定基地型SCR-271（固定サイト）という2つの新しい構成が開発された。1940年、ウェスティングハウス社は納入を開始した。陸軍は最初のSCR-270セット5基をハワイのオアフ島周辺に配備し、そのうちの1基が真珠湾攻撃に関与した航空機群を探知した。[ 21 ]： 134-135
1895年5月7日、クロンシュタット海軍工科大学魚雷学校のロシア帝国海軍の物理学教官であったアレクサンドル・ステパノヴィチ・ポポフは、ロシア物理化学会で自身のコヒーラー雷検出器に関する論文を発表した。1896年3月、彼は火花放電送信機を追加し、同じ学会でモールス信号の送信を実演した。1897年には、バルト海で2隻の船間の通信を実演した。また、3隻目の船の通過によって生じる干渉ビートも確認した。1899年、ポポフはウジェーヌ・アドリアン・デュクレテと協力し、パリでポポフの装置を基にした無線機を製作し、シーメンス・ハルスケ社のサンクトペテルブルク工場でライセンス生産を行った。1900年、ポポフの受信機がロシア、イギリス、フランスで特許を取得した後、ロシア帝国海軍は無線通信を採用した。1924年までに、ロシアでは50の無線局が稼働していた。[ 21 ]
赤軍の主砲兵管理局（GAU）は無線測位の支援を求め、レニングラードの中央無線研究所（TsRL）のユー・K・コロヴィンの協力を得た。1934年1月3日、彼は50センチメートル送信機を使用して航空機からの反射を示すことができた。その後、TsRLは探照灯や対空砲を支援するための無線測位の開発に携わった。[ 21 ] [ 44 ]
1934年、ロシア科学アカデミーのVoiska Protivo-vozdushnoi aborony (PVO)の会議の後、パベル・オシェプコフは、アブラム・フェドロヴィチ・ヨッフェのレニングラード物理技術研究所 (LEPI)、ウクライナ物理技術研究所(UIPT)、彼の特別建設局 (SCB)、そしてスヴェトラーナと共に無線測位作業を開始することができた。[ 21 ] [ 45 ]
1934 年 10 月、PVO は実験用に LEPI Bistroセットを 5 台発注した。4.7 メートルで動作するBK Shembel のチームが構築したBistatic レーダーシステムでは、目標の存在と大まかな方向は特定できたが、距離は特定できなかった。1936 年、Mikhail A. Bonch-BruevichのNauchno-issledovatelsky institut-9 (NII-9、科学研究所 #9) の Shembel のチームは、UIPT 18 センチメートルマグネトロンを使用してBurya を構築した。距離、仰角、方位角の検出は可能であったが、 Aa 砲にはまだ不十分であった。Burya -2とBurya-3は、垂直と水平にペアになった 3 つの受信アンテナを組み込み、ローブ切り替え機能を備えていたが、それでも連続波レーダー(CW) であった。 1936年、SCBのオシェヘプコフとLPTIのVVツィンバリンは同時に4メートルパルスレーダーシステムを開発した。しかし、このバイスタティックシステムはパルスで直接距離を検出できなかった。[ 21 ] [ 46 ] [ 47 ]
1937年6月、レニングラードでの無線測位に関するすべての作業が突然停止した。独裁者ヨシフ・スターリンの悪名高き大粛清が軍の最高司令部とそれを支える科学コミュニティを襲った。PVO長官は処刑された。オシェプコフは「重罪」で告発され、グラグ強制労働収容所で10年の刑を宣告された。NII-9は組織としては存続したが、シェンベルは解任され、ボンチ＝ブルエヴィチが新所長に任命された。[ 48 ] [ 21 ]
赤軍信号科学研究所（NIIIS-KA）は当初、無線測位の研究に反対し、音響技術を優先していた。しかし、この赤軍の一部は大粛清の結果権力を握り、方針を転換し、無線測位システムの迅速な開発を強く推進した。彼らはオシェプコフの研究所を引き継ぎ、研究と工場生産に関する既存および将来のすべての協定の責任を負うことになった。後に粛清とその後の影響について書いたロバノフ将軍は、それが開発を単一の組織の下に置くことと、作業の迅速な再編成につながったとコメントした。[ 49 ] [ 21 ]
1938年、NII-9のDSストゴフは、ビストロの改良版であるレベン（ルバーブ）を開発した。これが移動無線システムRadio Ulavlivatel Samoletov（RUS）RUS-1の基礎となった。このCWバイスタティックシステムは、トラック搭載の4.7メートル送信機と、40km離れた2台のトラック搭載受信機を使用した。1940年にこのシステムは運用開始され、45台が製造された。しかし、このシステムには距離測定機能が欠けていた。1940年、オシロスコープを使用して距離を表示し、RUS-2と命名した。測距機能とデュプレクサを追加して改良し、さらに15台が製造された。そのうちの1台は、アクセル・ベルクによってソ連の巡洋艦モロトフに搭載され、 Redut-kとして試験された。[ 21 ]
1938年、赤軍信号科学研究所（NIIS-KA）のAIシェスタコは、オシェプコフの4メートルパルスレーダーシステムの研究を継続した。ヨッフェはそれを八木アンテナを使用した移動式システム「レドゥート」に改造した。1939年に実地試験が行われ、 RUS-1よりも長い距離とより優れた方向角測定が示され、最終的に14セットが発注された。[ 21 ]
ボンチ＝ブルエヴィチ率いるNII-9では、科学者たちが2種類の非常に高度なマイクロ波発生器を開発した。1938年、ニコライ・デヴャトコフは、ハリコフの設計に基づいて、直線ビーム速度変調真空管（クライストロン）を開発した。この装置は15～ 18cm（2.0～1.7GHz ）で約25Wの出力を生成し、後に実験システムで使用された。デヴャトコフはこれに続き、よりシンプルな単一共振器装置（反射クライストロン）を開発した。同時期に、D.E.マリャロフとN.F.アレクセーエフは、同じくハリコフの設計に基づいて一連のマグネトロンを製作しており、その中で最も優れたものは9cm（3GHz ）で300Wの出力を生成した。
1938年、UIPTのアブラム・スルツキンは、アレクサンドル・ウシコフの60センチメートルマグネトロンとセミオン・ブラウデの955ドングリ型三極管を用いたスーパーヘテロダイン受信機を使用したパルスレーダーシステム「ゼニット」をテストした。このシステムは、表示にオシロスコープと独立した3メートルパラボラアンテナを使用した。[ 21 ] [ 50 ]
LEMO での作業はZenitで継続され、特に Ivan Truten は 1943 年までにそれをRubinと名付けられた単一アンテナ 54 センチメートル システムに変換する作業を行った。しかし、この取り組みは 1941 年 6 月にドイツがソ連に侵攻したことで中断された。間もなく、ハリコフでの開発活動は極東への疎開を命じられた。レニングラードでの研究活動も同様に分散された。[ 21 ] [ 51 ]
1942年、モスクワのヴィクトル・ティホミロフの第339工場は、 4メートルのRUS-2に応答するSCH-3トランスポンダーを敵味方識別システムとして開発した。ニコライ・デヴャトコフの反射クライストロンを使用して、同工場はペトリャコフPe-3用の16センチメートル空中レーダーシステムGneis-2を1.5メートルのGneiss-2に改造した。[ 21 ]
1920年代から1930年代にかけての日本で最も有名な無線研究者の一人は八木秀次教授であった。ドイツ、イギリス、アメリカで大学院課程を修了した後、八木は東北大学に着任し、八木宇田アンテナ、高周波通信用発振器の開発、岡部金次郎による12センチメートル分割陽極マグネトロンの開発指導などの研究を行った。[ 21 ]： 312-314東北大学における無線研究の概要は、八木による1928年の重要な論文にまとめられている。[ 52 ]
1932年、海軍技術研究所の伊藤洋二はマグネトロンの研究を行った。1936年、東北帝国大学の伊藤恒雄は、橘と呼ばれる10センチメートルの分割陽極マグネトロンを開発した。その後、2人の伊藤はマグネトロンの周波数安定化について共同研究を行った。また、1936年、岡部は八木アンテナを備えたVHF送受信機を用いて通過する航空機を探知した。[ 21 ]： 315-316、324-325
1938年、NECの技術者は、航空機が上空を通過する際に高周波送信機の電界強度が低下することに気づいた。これは佐竹欣二が1937年に気づいたことと同じである。小林正嗣は、直接信号とドップラーシフトされた反射信号が航空機の探知に適したビート周波数を生み出すことに気づいた。NECはその後、距離や進行方向を検出できなかったものの、バイスタティックドップラー干渉検出器を開発し、1941年に配備した。[ 21 ]： 319-320 [ 53 ]
1939年初頭までに、NTRI/JRCは共同で、水冷式で500Wの出力を生成できる10cm（3GHz）の安定周波数マンダリン型マグネトロン（No. M3）を開発した。同時期に、0.7cm（40GHz ）という低周波数で動作する10個および12個の空洞を持つマグネトロンも製造された。M3マグネトロンの構成は、ストラップ空洞の改良を含め、1940年初頭にバーミンガム大学のブートとランドール によって開発されたマグネトロンで後に使用されたものと基本的に同じであった。しかし、英国の高出力マグネトロンとは異なり、NTRIの最初の装置は数百ワットしか生成しなかった。[ 54 ]
1940年、海軍代表の伊藤洋二中佐と陸軍代表の佐竹欣二中佐が技術交流のためドイツを訪問した。彼らは鹵獲したイギリス製GL Mk 1レーダーを見学することができ、伊藤中佐はヴュルツブルク・レーダーも見学できた。資料一式は日本の潜水艦伊30号で日本に送られた。[ 21 ]： 318-319
1941年、高柳健次郎の多大な貢献により、3メートルマーク1モデル1の試験が成功し、運用が開始された。このシステムは、送信機と受信機に別々のダイポールアンテナを備えていた。1941年11月、最初に製造されたRRFが、東京から約100km （62マイル）離れた太平洋沿岸の町、千葉県勝浦に、地上早期警戒システムとして運用開始された。大型システムで、重量は約8,700kg （19,200ポンド）であった。探知範囲は、単機で約130km （81マイル） 、群機で約250km （160マイル）であった。[ 55 ] 1942年、12型は2mまたは1.5mで運用された。21型は艦載型であった。13型は、共通アンテナとしてダイプレクサを使用した。1945年、6メートル14型が運用開始された。[ 21 ]： 326-327
オランダにおける初期の無線ベースの探知は、2つの独立した系統で行われた。1つはフィリップス社のマイクロ波システム、もう1つは軍の研究所のVHFシステムである。[ 56 ]
オランダのアイントホーフェンにあるフィリップス社は、自社製品に関連する基礎研究を行うため、自然科学研究所（NatLab）を運営していた。NatLabの研究者であるクラース・ポストゥムスは、 4つの素子を持つ分割陽極マグネトロンを開発した。[ 57 ]
1935年、CHJA Staalはパルスモードでこのマグネトロンを使用し、並列に配置された送信アンテナと受信アンテナから少し離れた大きなプレートからの反射信号に気づいた。1937年、彼はオランダ海軍にこの現象を実証した。開発はドイツによるオランダ侵攻で中断された。[ 58 ] 1938年、JLWC von WeilerとSG Gratamaは1.25メートルのサーチライト指向および対空システムを実証した。[ 21 ]： 337–341 [ 59 ]
海軍は「M39」の最終生産に資金を提供し、マックス・スタールがチームに加わった。機密保持のため、生産は複数の組織に委託された。送信機はデルフト工科大学で、受信機はライデン大学で製造された。機械構造はハーグのファン・ヘイスト社で製造された。10セットが、ハゼマイヤー信号装置製造会社の社長であるJJA・シャーゲン・ファン・レーウェンの直接監督の下で組み立てられた。これはオランダ製の電気式盗聴器である。
このシステムは最大出力が1kWで 、パルス幅は2～3μs、 PRFは10～20kHzでした。受信機はスーパーヘテロダイン方式で、Acorn管と6MHz のIF段を使用していました。アンテナは16個の半波長ダイポールアンテナが4列に並び、3m×3mのメッシュスクリーンで裏打ちされていました。操作者は自転車式の駆動装置でアンテナを回転させ、仰角は手回しクランクで変更できました。[ 60 ] 1940年には、数台がマリエフェルトに配備されました。フォン・ヴァイラーとマックス・スタールは2セットを持ってイギリスに逃亡しました。[ 21 ] : 340
ヴァン・ウェイラーとスタールは、電気式聴音装置を基に、 HNLMSアイザック・スウィアーズ に搭載された連装ボフォース400mm砲を制御する2つのハゼマイヤー射撃管制装置用の測距方向探知機（「レーダー」）を開発した。この装置はRDF 289と呼ばれた。
1920年代後半のフランスレーダーの創始者には、メートル波長の反射を研究したピエール・ダヴィッド、16センチメートルの反射を研究したカミーユ・グットン、エミール・ジラルドー、モーリス・ポンテなどがいる。1932年、アンリ・グットンとロベール・ワーネックは共同で80センチメートルのマグネトロンを製作した。1934年、ダヴィッドは4メートルセンチメートルの連続波送信機を用いて通過する航空機からのドップラー干渉を検出し、これを電磁波妨害（barrage électromagnétique）と呼んだ。[ 21 ]： 345-348
1934年、マグネトロンに関する体系的な研究の後、モーリス・ポンテが率いるCSFの研究部門は、マグネトロンによって生成された超短波長の連続放射を使用して障害物を検出するように設計された装置の特許を申請した。[ 61 ]これらはまだCWシステムであり、検出にはドップラー干渉に依存していた。しかし、ほとんどの現代のレーダーと同様に、アンテナは同一場所に配置されていた。[ 62 ]この装置は距離と方位角を測定していたが、後のスクリーン上の「レーダー」（1939年）のように直接測定していたわけではなかった。それでも、これはセンチメートル波長を使用した実用的な無線検出装置の最初の特許であった。
1935年、デイビッドとアンリ・グットンのシステムが貨物船オレゴン号で試験されたが、結果は決定的なものではなかった。その後、アンリ・グットンとモーリス・ブリッジはSSノルマンディー号 で16センチメートルシステムを試験した。[ 21 ]： 348-349
1937年後半、SFRのモーリス・エリーは送信管のパルス変調方式を開発した。これにより、ピーク出力が約500W、パルス幅が6μsの新しい16cmシステムが誕生した 。フランスと米国の特許は1939年12月に出願された。[ 63 ]このシステムはノルマンディー号で海上試験を行う予定だったが、戦争勃発により中止された。
1936年、領空防衛局はデイビッドの電磁カーテンの試験を実施した。試験では、システムは侵入する航空機のほとんどを検知したが、見逃した航空機が多すぎた。戦争が近づくにつれ、航空機の検知の必要性が高まった。デイビッドはパルスシステムの利点を認識し、1938年10月に ピークパルス電力12kWの50MHzパルス変調システムを設計した 。これはSADIR社によって製造された。[ 64 ]
フランスは1939年9月3日にドイツに宣戦布告し、早期警戒探知システムが切実に必要とされた。SADIRシステムはトゥーロン近郊に設置され、最大55km（34マイル）離れた侵攻機を探知し、その距離を測定した。SFRパルスシステムはパリ近郊に設置され、最大130km（81マイル）の距離で航空機を探知した。しかし、ドイツ軍の進撃は圧倒的で、緊急措置を講じる必要があった。フランスが単独でレーダーを開発するには手遅れであり、フランスが得た成果を同盟国と共有することが決定された。
1940年半ば、パリのCSF研究所のモーリス・ポンテは、SFRのアンリ・グットンが設計した空洞マグネトロン（上記参照）を、英国ウェンブリーのGEC研究所に紹介した。このマグネトロンは、波長16cmでのパルス動作用に設計された 。当時までの他のマグネトロン設計、例えばブーツ・アンド・ランドール・マグネトロン（上記英国の貢献を参照）とは異なり、このマグネトロンは酸化物被覆カソードを使用し、最大出力1kWを達成した 。これは、酸化物カソードが短波長で高出力パルスを生成するための解決策であることを示しており、長年にわたり英国と米国の研究者を悩ませてきた問題であった。この出来事の重要性は、エリック・メガウが1946年の初期レーダー開発に関するレビューの中で強調している。「これは、その後のほぼすべてのパルス送信波における酸化物カソード使用の出発点であり、英国のレーダーにとって重要な貢献となった。日付は1940年5月8日である」。[ 65 ]このマグネトロンの改良版は、 1940年8月までに10kWのピーク出力に達した。このモデルは、1940年にティザード代表団が行った交渉において、英国が研究開発の軍事的潜在能力を最大限に活用するために必要な資源を米国から得るための善意の証として、米国に引き渡された[ 66 ]。
1933年、グリエルモ・マルコーニは600MHzの通信実験中に 、近くの移動物体が送信に影響を与えた。1935年、彼はドップラー効果の0.91メートルのバルクハウゼン・クルツ管連続波検出器であるラジオエコメトロを実証した。マスコミはそれを「死の光線」と呼んだ。1936年、ウーゴ・ティベリオはレージョ電気技術通信研究所向けに、レーダー方程式を含むさらなる研究の概要を記した報告書を作成した。1936年、ネッロ・カララによって開発された1.5メートルのEC-1システム、テレメトロ・ラジオフォニコ・デル・リヴェラトーレが実証された。[ 21 ]： 341-343 [ 67 ] [ 68 ]
1937年、アルフェオ・ブランディマルテによって、送信信号と反射信号を混合して可聴音を生成する1.7メートルパルスEC-2が設計された。70センチメートルEC-3レーダーは、共振空洞を備えた一対の三極管を使用してマグネトロンをシミュレートした。Fabbrica Valvove Radio Elettricheとの協力により、 Gufoと呼ばれる70センチメートル艦載バージョンとFolagaと呼ばれる1.5メートル沿岸バージョンの両方が製造された。1941年、GufoはLittorioに配備された。Linceと呼ばれる航空捜索システムは、アルトゥーロ・カステラーニとフランチェスコ・ヴェッキアッキによって開発された。[ 21 ]： 343-345 [ 69 ]
1939年初頭、英国政府は、最も技術的に進んだ英連邦諸国の代表者を英国に招き、極秘のレーダー（RDF）技術に関する説明とデモンストレーションを行った。これに基づき、1939年9月までにオーストラリア、カナダ、ニュージーランド、南アフリカでRDFの開発が開始された。さらに、この技術は戦争初期にハンガリーでも独自に開発された。
オーストラリア：オーストラリアの電波物理学研究所は、科学産業研究評議会の下、シドニー大学に設立されました。ジョン・H・ピディントンがRDFの開発を担当しました。最初のプロジェクトは、オーストラリア陸軍向けの200MHz（1.5m）沿岸防衛システムでした。ShDと命名されたこのシステムは、1941年9月に初めて試験され、最終的に17の港に設置されました。真珠湾攻撃後、オーストラリア空軍は緊急に航空警戒システムを必要とし、ピディントンのチームはShDをベースにAW Mark Iを5日間で組み立てました。オーストラリアが1942年2月19日に最初の日本軍の攻撃を受けたとき、AW Mark Iはノーザンテリトリーのダーウィンに設置されていました。その後まもなく、軽量で持ち運び可能なLW-AW Mark IIに改造され、これはオーストラリア軍とアメリカ陸軍によって南太平洋の初期の島嶼上陸作戦で使用されました。[ 70 ]
カナダ：カナダにおける初期のRDF開発は、カナダ国立研究評議会の無線部門で行われた。ジョン・タスカー・ヘンダーソンは、市販の部品を使用し、イギリスからの援助をほとんど受けずに、ハリファックス港の入り口を守るためのカナダ海軍の水上警戒システム「ナイト・ウォッチマン」の開発チームを率いた。1940年7月に試験に成功したこの装置は、200MHz （1.5m）で動作し、出力は1kW、パルス長は0.5μsで、比較的小型の固定アンテナを使用していた。これに続いて、オペレーター室のシボレーのステアリングホイールを使ってアンテナを手動で回転させる艦載型装置「Surface Warning 1st Canadian（SW1C）」が開発された。SW1Cは1941年5月中旬に初めて海上で試験されたが、イギリス海軍のモデル271艦載レーダーと比較して性能が非常に劣っていたため、カナダ海軍は最終的にSW1Cの代わりにイギリスの271を採用した。[ 71 ]
カナダ陸軍の沿岸防衛のために、ナイトウォッチマンに似た送信機を備えた200MHz帯のセットが開発された。CDと命名されたこの装置は、高さ70フィート（21m ） の木製タワーの上に大きな回転アンテナを使用していた。CDは1942年1月に運用を開始した。[ 72 ]
ニュージーランド：アーネスト・マースデンはイギリスでのブリーフィングにニュージーランド代表として出席し、その後、RDF開発のための施設を2か所設立した。1つはウェリントンの中央ニュージーランド郵便局無線課に、もう1つはクライストチャーチのカンタベリー大学カレッジに設置された。チャールズ・N・ワトソン＝マンローはウェリントンで地上および航空機搭載型無線機の開発を主導し、フレデリック・W・G・ホワイトはクライストチャーチで艦載型無線機の開発を主導した。
1939年末までに、ウェリントンのグループは既存の180MHz（1.6m）、1kW 送信機を改造して2μsパルスを生成し、最大30km離れた大型船舶を探知するテストを行いました 。これはCW（沿岸監視）と命名されました。同様の装置でCD（沿岸防衛）と命名されたものは、ディスプレイにCRTを使用し、受信アンテナにローブ切り替え機能を備えていました。これは1940年後半にウェリントンに配備されました。部分的に完成したASV 200MHz 装置はマースデンによってイギリスから持ち込まれ、ウェリントンの別のグループがこれをニュージーランド空軍向けの航空機搭載装置に改造しました。これは1940年初頭に初飛行しました。クライストチャーチでは人員が少なく、作業は遅かったものの、1940年7月までに430MHz（70cm）、5kW 装置がテストされました。 SW（船舶警報）とSWG（船舶警報、砲術）の2種類が、1941年8月からニュージーランド海軍で運用開始された。第二次世界大戦中、ニュージーランドでは合計44種類が開発された。[ 73 ]
レーダーシステムは1939年から開発され、当初はニュージーランド製でしたが、その後（部品の調達が困難だったため）イギリス製になりました。可搬式のGCIレーダーセットは太平洋に配備され、1942年9月にはガダルカナル島のヘンダーソン飛行場にあるアメリカ軍飛行場にニュージーランド空軍の要員が配置されました。そこではアメリカのSCR 270-Bセットは高度をプロットできなかったため、頻繁な日本軍の夜間空襲に対して不十分でした。1943年前半には、太平洋軍司令官ハルゼー提督の要請により、追加のニュージーランドのレーダー部隊と要員が太平洋に派遣されました。[ 74 ]
南アフリカは1939年のイギリスでの会議に代表者を送っていなかったが、9月中旬、アーネスト・マースデンが船でニュージーランドに戻る途中、バジル・F・J・ショーンランドが乗船し、3日間のブリーフィングを受けた。雷の世界的権威であり、ウィットウォーターズランド大学のバーナード・プライス地球物理学研究所所長であったショーンランドは、アマチュア無線部品と研究所の雷監視装置を使用して、すぐにRDFの開発を開始した。JB（ヨハネスブルグの略）と名付けられた90MHz（3.3m）、500Wの移動式システムは、開始からわずか2か月後の1939年11月にテストされた。プロトタイプは1939年末までにダーバンで運用され、最大80kmの距離で船舶や航空機を検出し、翌年3月までに南アフリカ国防軍 の対空旅団にシステムが配備された。[ 75 ]
ハンガリー：ハンガリーのゾルターン・ラヨシュ・ベイは、ブダペスト工科大学の物理学教授であり、無線・電気機器製造会社であるエジェシュルト・イッツォランパ（IZZO）の研究部長でもあった。1942年後半、IZZOは国防大臣の指示により、無線測位（レーダー）システムの開発を命じられた。ベイは、パルス送信に関する情報を得るために電離層測定に関する学術論文を利用し、既存の通信機器を基にSas（鷲）と呼ばれるシステムを開発した。[ 21 ]： 373-376
Sasは120MHz（2.5m）で動作し 、送信用と受信用のダイポールアレイが別々に取り付けられたキャビン内に設置されていました。アセンブリ全体は回転可能なプラットフォーム上にありました。公開された記録によると、このシステムは1944年にヤノシュ山の頂上でテストされ、「500km以上」の通信範囲を持っていました。2番目のSasは別の場所に設置されました。どちらのSas設備も定期的に運用された形跡はありません。戦後、ベイは改良されたSasを使用して、月面で信号を反射させることに成功しました。[ 76 ]
1939年9月に第二次世界大戦が始まった時点で、イギリスとドイツは互いの無線航法とその対抗策に関する継続的な取り組み、いわゆる「ビームの戦い」を認識していた。また、両国は互いの無線による探知・追跡技術の開発状況を概ね把握し、強い関心を示しており、それぞれの装備に関するスパイ活動や偽情報漏洩を積極的に行っていた。バトル・オブ・ブリテンの頃には、両陣営とも統合防空能力の一環として、測距・方向探知装置（レーダー）と管制ステーションを配備していた。しかし、ドイツの無線計測装置（ Funkmessgerät）システムは攻撃的な役割には役立たなかったため、アドルフ・ヒトラーの支援を受けなかった。また、ドイツ空軍はイギリス空軍の防空能力の一部としてのイギリスの測距・方向探知（RDF）ステーションの重要性を十分に認識していなかったため、その失敗の一因となった。
戦前、航空機の探知と追跡に無線を使用する技術の進歩において英国とドイツが主導的であったが、米国、ソ連、日本でも開発が進められた。これらの国々の戦時中のシステムの概要を述べる。レーダー（RADAR、RAdio Detection And Rangingの略）という頭字語は1940年に米国海軍によって考案され、その後すぐに「レーダー」という名称が広く使われるようになった。XAFおよびCXAM捜索レーダーは海軍研究所によって設計され、RCAによって製造された米国艦隊初の運用レーダーであった。
フランスがナチスに陥落し、イギリスにはキャビティマグネトロンを大規模に開発する資金がなかったとき、チャーチルはヘンリー・ティザード卿がアメリカにキャビティマグネトロンを提供する代わりに、アメリカの財政的および産業的支援を受けることに同意した（ティザード使節団）。初期の6kWバージョンは、ロンドンのウェンブリーにあるゼネラル・エレクトリック社研究所（同名のアメリカのゼネラル・エレクトリック社とは別）によってイギリスで製造され、 1940年9月にアメリカ政府に提供された。イギリスのマグネトロンは、当時最高のアメリカの送信機よりも1000倍強力で、正確なパルスを生成した。[ 77 ]当時、アメリカで入手可能な最も強力な同等のマイクロ波発生装置（クライストロン）の出力はわずか10ワットだった。キャビティマグネトロンは第二次世界大戦中にマイクロ波レーダー装置に広く使用され、連合国のレーダーがドイツと日本のレーダーに対してかなりの性能上の優位性を持ち、戦争の結果に直接影響を与えたとよく言われている。後に著名な歴史家ジェームズ・フィニー・バクスター3世によって「我が国の海岸に持ち込まれた最も価値のある貨物」と評された。[ 78 ]
ベル電話研究所は、ティザード使節団によってアメリカに届けられたマグネトロンから量産可能なバージョンを作り、1940年末までに、マグネトロンを使用したさまざまなタイプのレーダーを開発するために、マサチューセッツ工科大学のキャンパスに放射線研究所が設立されました。1941年初頭までに、携帯型センチメートル級航空機搭載レーダーがアメリカとイギリスの航空機でテストされていました。 [ 77 ] 1941年後半、イギリスの電気通信研究所は、マグネトロンを使用して、コードネームH2Sと呼ばれる革新的な航空機搭載地上マッピングレーダーを開発しました。これは、アラン・ブルムラインとバーナード・ラヴェルによって部分的に開発されました。アメリカ（ H2Xなど）とイギリスで使用されたマグネトロンレーダーは、Uボートの潜望鏡を探知することができました。
レーダー開発の飛躍的な進展を促した第二次世界大戦は、1945年5月に連合国とドイツの間で終結し、続いて8月には日本も参戦した。これにより、ドイツと日本におけるレーダー開発活動は数年間停止した。一方、アメリカ、イギリス、ソ連といった他の国々では、戦後の政治的に不安定な時期においても、軍事用途向けのレーダー改良が続けられた。実際、これら3カ国はいずれも、ドイツから科学者や技術者を招き、自国の兵器開発計画に携わらせるために多大な努力を払った。アメリカでは、これはペーパークリップ作戦として実施された。
終戦前から、レーダーおよび関連技術の非軍事用途に向けた様々なプロジェクトが開始されていた。アメリカ陸軍航空隊とイギリス空軍は、航空機の着陸誘導にレーダーを活用する戦時中の技術革新を進めており、これが急速に民間分野へと拡大した。電波天文学も関連技術の一つであり、戦前に発見されたものの、1940年代後半には世界中の多くの科学者がレーダーの経験を活かして新たなキャリアを築き、急速に発展した。
戦後のレーダーにおいて非常に重要な4つの技術、すなわちパルスドップラー、モノパルス、フェーズドアレイ、合成開口レーダーは、1940年代後半から1950年代初頭にかけて成熟した。最初の3つは戦時中の開発段階で既に知られ、使用されていたが、成熟したのは後のことだった。
デジタルコンピュータの初期の応用例の一つは、大型フェーズドアレイアンテナの素子における信号位相の切り替えであった。より小型のコンピュータが登場すると、それらはレーダー性能を向上させるためのアルゴリズムを用いたデジタル信号処理に急速に応用されるようになった。
第二次世界大戦後の数十年間におけるレーダーシステムおよび応用分野の進歩は、あまりにも多岐にわたるため、ここで全てを網羅することはできない。以下の各節では、代表的な事例を紹介する。
米国では、MITのレーダー研究所が1945年末に正式に閉鎖された。海軍研究所（NRL）と陸軍のエバンス信号研究所は、センチメートル波レーダー開発の新たな活動を継続した。 1946年に陸軍から分離された米国空軍（USAF）は、マサチューセッツ州ハンスコム・フィールドにあるケンブリッジ研究所（CRC）にレーダー研究を集中させた。1951年、MITはCRCとの共同開発のためにリンカーン研究所を開設した。ベル電話研究所は通信システムの大規模なアップグレードに着手する一方で、陸軍のナイキ防空計画のためにレーダー開発を継続した。
イギリスでは、RAFの通信研究施設（TRE）と陸軍のレーダー研究開発施設（RRDE）がともにウスターシャー州マルバーンで規模を縮小して活動を続け、1953年に統合されてレーダー研究施設となった。1948年には、イギリス海軍の無線およびレーダー研究開発活動すべてが統合され、ハンプシャー州ポーツマス近郊に海軍信号レーダー施設が設立された。ソ連は戦争で荒廃したが、レーダーを含む新兵器の開発にすぐに着手した。
第二次世界大戦後の冷戦期には、主要な戦闘の「軸」はアメリカ合衆国とソビエト連邦の間へと移った。1949年までに、両陣営は爆撃機に搭載された核兵器を保有していた。攻撃を早期に察知するため、両陣営はますます高度化する巨大なレーダー網を、より遠隔地に展開した。西側諸国で最初に導入されたのは、1950年代初頭にカナダ全土に展開されたパインツリー・ラインであり、東西海岸沖の船舶や石油プラットフォームに設置されたレーダー哨戒装置によって補完されていた。
パインツリーラインは当初、旧式のパルスレーダーを使用していたが、すぐにミッドカナダライン（MCL）で補完された。ソ連の技術進歩によりこれらのラインは不十分となり、25,000人が関わる建設プロジェクトで、遠距離早期警戒線（DEWライン）が1957年に完成した。アラスカからバフィン島まで伸び、 6,000マイル（9,700km ）を超えるDEWラインは、AN/FPS-19高出力パルスLバンドレーダーを備えた63のステーションで構成され、そのほとんどがAN/FPS-23パルスドップラーシステムで補強されていた。ソ連軍は1957年8月に最初のICBM（大陸間弾道ミサイル）の実験を行い、数年後には早期警戒の役割はほぼ完全に、より高性能なDEWラインに移管された。
当時、米国とソ連はともに核弾頭搭載のICBMを保有しており、それぞれが主要な弾道ミサイル迎撃システム（ABM）の開発に着手した。ソ連では、ファケルV-1000が開発され、そのために強力なレーダーシステムが開発された。これは最終的にモスクワ周辺にA-35弾道ミサイル迎撃システムとして配備され、 NATOが「キャットハウス」「ドッグハウス」「ヘンハウス」と命名したレーダーによって支援された。
1957年、米陸軍は当初Nike-Xと呼ばれたABMシステムを開始した。これはいくつかの名称を経て、最終的にセーフガード計画となった。このシステムには、長距離の周辺捕捉レーダー（PAR）と、より短距離で高精度のミサイルサイトレーダー（MSR）があった。[ 83 ]
PARは、高さ128フィート（39メートル）の耐核構造の建物内に設置され、片面は北向きに25度の傾斜をしていた。この建物には、送信用と受信用のフェーズドアレイに分かれた6,888個のアンテナ素子が配置されていた。Lバンド送信機は、メガワット級の総合出力を持つ128個の長寿命進行波管（TWT）を使用していた。PARは、大気圏外を最大1,800マイル（2,900キロメートル）の距離で飛来するミサイルを探知することができた。
MSRは高さ80フィート（24メートル）の切頭ピラミッド構造で、各面に直径13フィート（4.0メートル）のフェーズドアレイアンテナが設置されており、送受信両方に使用される5,001個のアレイ素子を備えていた。Sバンドで動作する送信機は、それぞれメガワット級の出力を持つ2つのクライストロンを並列に動作させていた。MSRはあらゆる方向から目標を探知し、最大300マイル（480キロメートル）の距離で目標を捕捉することができた。
ノースダコタ州グランドフォークス空軍基地近くのミニットマンICBMミサイルサイロを防衛するために計画されたセーフガード・サイトの1つは、1975年10月にようやく完成したが、運用開始からわずか1日後に米国議会はすべての資金提供を打ち切った。その後数十年にわたり、米陸軍と米空軍はさまざまな大型レーダーシステムを開発したが、長年にわたり軍事開発に携わってきたBTLは1970年代に軍事開発業務から撤退した。
アメリカ海軍が開発した最新鋭レーダーの一つにAN/SPY-1がある。1973年に初めて実戦配備されたこのSバンド、6MWシステムは、数々の改良を経て、イージス戦闘システムの主要構成要素となっている。自動探知・追跡システムであり、4つの相補的な3次元パッシブ電子走査アレイアンテナを用いてコンピュータ制御され、半球状の探知範囲を提供する。
レーダー信号は、見通し線伝搬により、地上目標までの距離が可視地平線によって制限され、約10 マイル (16 km)未満である。空中目標は、地上レーダーでより遠くまで探知できるが、せいぜい数百マイルである。無線が始まって以来、適切な周波数 (3 ～ 30 MHz) の信号は電離層で「反射」してかなりの距離で受信できることが知られていた。長距離爆撃機やミサイルが登場すると、遠距離で早期警戒を行うレーダーが必要になった。1950 年代初頭、海軍研究所のチームがこの目的のために超水平線 (OTH) レーダーを考案した。
目標物を他の反射波と区別するためには、位相ドップラーシステムを使用する必要があった。そのため、低雑音増幅器を備えた非常に高感度な受信機を開発しなければならなかった。目標物へ向かう信号と戻ってくる信号の伝搬損失は距離の4乗に比例するため、強力な送信機と大型アンテナが必要だった。データの解析には、当時としては画期的な性能を持つデジタルコンピュータが必要だった。1950年、彼らの最初の実験システムは、ケープカナベラルから600マイル（970km ）離れたロケットの発射と、 1,700マイル（2,700km ）離れたネバダ州での核爆発による雲を検出することができた。
1970年代初頭、コブラ・ミストというコードネームの米英共同プロジェクトでは、イギリスのレーダー発祥の地であるオーフォードネスにある10MWのOTHレーダーを使用して、西ソ連上空での航空機やミサイルの発射を探知しようと試みた。米ソ間のABM協定のため、これは2年以内に放棄された。[ 84 ]同じ時期に、ソ連は同様のシステムを開発しており、これは2,500km （1,600マイル）離れた場所からのミサイル発射を探知することに成功した。1976年までに、これはDuga（英語では「Arc」）と呼ばれる運用システムに成熟したが、西側の諜報機関にはSteel Yardとして知られ、その干渉に苦しむアマチュア無線家などからはWoodpeckerと呼ばれていた。送信機の出力は10MWと推定されていた。[ 85 ]オーストラリア、カナダ、フランスもOTHレーダーシステムを開発した。
早期警戒機能を備えた衛星の登場により、軍は超水平線レーダーへの関心をほとんど失った。しかし近年、この技術は海上偵察や麻薬取締りといった用途において、船舶の探知・追跡のために再び活用されるようになった。
水平線以遠の探知には、別の技術を用いたシステムも開発されている。電磁表面波は回折現象により物体の後方で散乱され、これらの信号は高出力送信とは反対方向で検出できる。ロシアはこのようなシステムをOTH-SW（SWは表面波の略）と呼び、日本海の監視に利用している。また、カナダも沿岸監視用のシステムを保有している。
戦後、航空交通管制（ATC）に革命的な発展が始まった。それはレーダーの導入である。1946年、民間航空局（CAA）は民間航空便の管制のために実験的なレーダー搭載管制塔を公開した。1952年までに、CAAは進入管制と出発管制にレーダーを初めて日常的に使用し始めた。4年後、CAAは航路管制で使用する長距離レーダーを大量に発注した。これらのレーダーは、高高度では200海里（370キロメートル）以内の航空機を視認する能力を持っていた。1960年、特定の空域を飛行する航空機には、機体を識別しレーダー性能を向上させるレーダートランスポンダーの搭載が義務付けられた。1966年以降、責任機関は連邦航空局（FAA）と呼ばれている。
ターミナルレーダー進入管制（TRACON）は、通常、大規模空港の近隣に設置される航空交通管制施設です。米空軍ではRAPCON（レーダー進入管制）、米海軍ではRATCF（レーダー航空交通管制施設）と呼ばれています。通常、TRACONは空港から半径30～50海里（93キロメートル）以内、高度10,000～15,000フィート（3,000～4,600メートル）の航空機を管制します。これには、数秒ごとに空をスキャンする1つ以上の空港監視レーダー（ASR-8、9、11、ASR-7は旧式）が使用されます。これらのプライマリASRレーダーは通常、 ATCBI-5、モードS、またはMSSRタイプのセカンダリレーダー（航空交通レーダービーコン質問器、ATCBI）とペアになっています。一次レーダーとは異なり、二次レーダーは航空機搭載のトランスポンダに依存しており、地上からの質問を受信して、航空機IDと高度を含む適切なデジタルコードで応答します。その原理は、軍のIFF（敵味方識別装置）に似ています。二次レーダーアンテナアレイは、レーダーサイトの一次レーダーアンテナの上に設置され、両方とも毎分約12回転で回転します。
デジタル空港監視レーダー（DASR）は、従来のアナログシステムをデジタル技術に置き換えた、TRACONレーダーシステムの最新型です。これらのレーダーの民間での名称はASR-9とASR-11で、軍用ではAN/GPN-30という名称が使われています。
ASR-11には2つのレーダーシステムが搭載されています。プライマリーはSバンド（約2.8GHz ）システムで、 パルス出力は25kWです。ターゲット航空機の3D追跡と降雨強度の測定を行います。セカンダリーはPバンド（約1.05GHz ）システムで、ピーク出力は約25kWです 。トランスポンダセットを使用して航空機に質問し、運用データを受信します。両システムのアンテナは高いタワーの上で回転します。[ 86 ]
第二次世界大戦中、軍のレーダー操作員は、雨、雪、みぞれなどの気象要素によって反射エコーにノイズが発生することに気づいた。終戦直後、軍の科学者たちは民間生活に戻るか、軍隊に留まり、これらのエコーの利用法の開発に取り組んだ。米国では、デイビッド・アトラス[ 87 ]が、最初は空軍グループのために、後にMITのために、最初の実用的な気象レーダーを開発した。カナダでは、J.S.マーシャルとR.H.ダグラスがモントリオールで「嵐気象グループ[ 88 ] 」を結成した。マーシャルと彼の博士課程の学生ウォルター・パーマーは、中緯度地域の雨の雨滴サイズ分布に関する研究でよく知られており、特定のレーダー反射率と地面に降る水の速度を相関させるZR関係の理解につながった。英国では、レーダーエコーパターンや層状雨、対流雲などの気象要素に関する研究が続けられ、1～10センチメートルのさまざまな波長の可能性を評価するための実験が行われた。
1950年から1980年の間に、降水の位置と強度を測定する反射率レーダーが世界中の気象機関によって構築されました。米国では、気象観測を提供し、接近する嵐を知らせるという特定の使命を持って1870年に設立された米国気象局が、最初の気象レーダーの1つであるWSR-1 （Weather Surveillance Radar-1）を開発しました。これは、気象局が海軍から取得したAN/APS-2Fレーダーの改良版でした。WSR-1A、WSR-3、WSR-4もこのレーダーの派生型でした。[ 89 ]これに続いて、 WSR-57（Weather Surveillance Radar – 1957）が登場しました。これは、国家警報ネットワークのために特別に設計された最初の気象レーダーでした。真空管に基づく第二次世界大戦の技術を使用しており、粗い反射率データのみを提供し、速度情報は提供しませんでした。 2.89GHz（Sバンド）で動作し 、最大出力は410kW 、最大射程は約580マイル（930km ）でした。AN/FPS-41はWSR-57の軍用名称です。
初期の気象学者は陰極線管を監視せざるを得なかった。1970年代には、レーダーが標準化され、より大規模なネットワークに組織化され始めた。米国における次の大きな変化は、1974年に運用を開始したWSR-74シリーズである。WSR-74には2種類あり、WSR-57全国ネットワークの代替およびギャップを埋めるためのWSR-74Sと、主にローカルでの使用のためのWSR-74Cである。どちらもトランジスタベースであり、主な技術的違いは文字で示され、それぞれSバンド（長距離に適している）とCバンドである。1990年代まで、WSR-57およびWSR-74モデルのレーダーが128基、米国全土に配備されていた。
レーダー画像を捉える最初の装置が同時期に開発されました。降水の三次元ビューを得るためにスキャン角度の数を増やし、水平断面（CAPPI ）と垂直断面を実行できるようにしました。これにより、特にカナダのアルバータ雹プロジェクトと米国の国立激甚嵐研究所（NSSL）で雷雨の組織に関する研究が可能になりました。1964年に設立されたNSSLは、二重偏波信号とドップラー効果の使用に関する実験を開始しました。1973年5月、オクラホマシティのすぐ西にあるオクラホマ州ユニオンシティを竜巻が壊滅させました。NSSLのドップラー化された10cm波長レーダーが、竜巻の全ライフサイクルを初めて記録しました。[ 90 ]研究者たちは、竜巻が地上に到達する前に上空の雲の中で中規模回転を発見しました。これが竜巻渦シグネチャです。 NSSLの研究は、ドップラーレーダーが重要な予報ツールであることを国立気象局に納得させるのに役立った。 [ 90 ]
1980年から2000年の間に、気象レーダーネットワークは北米、ヨーロッパ、日本、その他の先進国で標準となった。従来のレーダーはドップラーレーダーに置き換えられ、ドップラーレーダーは位置と強度に加えて、空気中の粒子の相対速度を追跡できるようになった。米国では、NSSLの研究を受けて、1988年にNEXRADまたはWSR-88D（Weather Service Radar 1988 Doppler）と呼ばれる波長10cm （4インチ）のレーダーからなるネットワークの構築が開始された。[ 90 ]カナダでは、環境省が1985年までに、5センチメートルの研究用ドップラーレーダーを備えたキングシティ観測所を建設した。 [ 91 ]マギル大学は1993年にレーダー（JSマーシャルレーダー観測所）をドップラー化しました。これにより、 1998年から2004年にかけてカナダ全土にドップラーネットワークが構築されました[ 92 ]。フランスやその他のヨーロッパ諸国も1990年代末から2000年代初頭にかけてドップラーネットワークに切り替えました。一方、コンピュータ技術の急速な進歩により、悪天候の兆候を検出するアルゴリズムや、メディアや研究者向けの多数の「製品」が開発されました。
2000年以降、二重偏波技術の研究は実用化へと移行し、降水の種類（例えば雨と雪）に関する情報量が増加した。「二重偏波」とは、水平方向と垂直方向（地面に対して）の両方に偏波されたマイクロ波放射が放出されることを意味する。米国、フランス[ 93 ] 、カナダなどの一部の国では、今世紀末までに大規模な展開が見込まれている。
2003年以来、米国海洋大気庁（NOAA）は、大気観測における時間分解能を向上させるため、従来のパラボラアンテナに代わるものとしてフェーズドアレイレーダーの実験を行ってきた。これは、よりタイムリーなデータによって激しい雷雨の発達をより正確に評価できるため、雷雨発生時には非常に重要となる。
また、2003年には、米国国立科学財団が、大気の協調的適応センシングのための工学研究センター「CASA」を設立しました。これは、工学者、コンピュータ科学者、気象学者、社会学者による学際的かつ複数の大学が協力して、基礎研究を実施し、基盤技術を開発し、既存のレーダーシステムを補完するように設計されたプロトタイプ工学システムを展開するものです。このシステムは、一般的にサンプリングが不十分な下部対流圏を、安価で高速スキャン、二重偏波、機械式スキャン、フェーズドアレイレーダーでサンプリングすることを目的としています。
レーダー黎明期から存在し、現在でも最も一般的な表示装置である平面位置指示器は、レーダー位置周辺の目標の地図を提供する。航空機のレーダーアンテナが下向きに向けられている場合、地形の地図が生成され、アンテナが大きいほど画像解像度が高くなる。センチメートル波レーダーが登場した後、下方監視レーダーであるH2S（Lバンド）とH2X（Cバンド）は、米国と英国が夜間や濃雲を通してヨーロッパ上空を爆撃する際に使用するリアルタイムの地図を提供した。
1951年、カール・ワイリーはグッドイヤー・エアクラフト・コーポレーション（後のグッドイヤー・エアロスペース）のチームを率いて、レーダーで生成される画像の解像度を大幅に拡大・向上させる技術を開発しました。合成開口レーダー（SAR）と呼ばれるこの技術では、航空機の側面に固定された通常のサイズのアンテナを非常に複雑な信号処理と組み合わせて使用することで、通常であればはるかに大きな走査アンテナが必要となるような画像を得ることができます。これが合成開口という名前です。各パルスが発信されると、横方向の帯域にわたって地形に放射されます。反射波は、異なる距離にある地形からの反射によって時間的に広がります。飛行経路に沿った機体の動きによって水平方向の増分が得られます。反射波の振幅と位相は、信号処理装置によってフーリエ変換技術を用いて合成され、画像が形成されます。この技術全体は、光学ホログラフィーとよく似ています。
長年にわたり、SARには様々なバリエーションが開発され、多様な用途が生み出されてきた。初期のシステムでは、信号処理が複雑すぎて機上での操作が困難だったため、信号は記録され、後で処理された。その後、リアルタイム画像を生成するために光学技術を用いたプロセッサが試みられたが、高速電子機器の進歩により、現在ではほとんどの用途で機上処理が可能になっている。初期のシステムでは解像度が数十メートルだったが、最近の航空機搭載システムでは約10 センチメートルの解像度を実現している。現在の超広帯域システムでは、数ミリメートルの解像度が得られている。
戦後には他にも多くのレーダーシステムと応用例が存在するが、ここではそのうちのいくつかのみを取り上げる。
今日最も普及しているレーダー装置は、間違いなくレーダーガンです。これは小型で、通常は手持ち式のドップラーレーダーで、特に交通規制におけるトラックや自動車、スポーツにおける投球された野球ボール、ランナー、その他の移動物体などの速度を検出するために使用されます。この装置は、水面速度や連続的に製造される材料の速度を測定するためにも使用できます。レーダーガンは物体の位置に関する情報を返すのではなく、ドップラー効果を利用してターゲットの速度を測定します。1954年に初めて開発されたレーダーガンのほとんどは、XバンドまたはKuバンドで非常に低い出力で動作します。赤外線やレーザー光を使用するものもあり、これらは通常LIDARと呼ばれます。流体や気体の速度測定に関連する技術は、レーザードップラー速度計と呼ばれ、この技術は1960年代半ばに開発されました。
パルスレーダーの開発初期段階では、非常に狭いパルスの使用が検討されました。パルス長はレーダーによる距離測定の精度を左右し、パルスが短いほど精度が高くなります。また、一定のパルス繰り返し周波数（PRF）において、パルスが短いほどピークパワーが高くなります。高調波解析によると、パルスが狭いほどエネルギーを含む周波数帯域が広くなるため、このようなシステムは広帯域レーダーとも呼ばれます。初期の頃は、これらのパルスを生成および受信するための電子機器が利用できなかったため、当初は実質的に応用例はありませんでした。
1970年代までに、電子工学の進歩により、しばしば短パルスレーダーと呼ばれるものへの関心が再び高まった。さらなる進歩により、RF搬送波の周期（T = 1/f）と同程度の幅を持つパルスを生成することが実用的になった。これは現在、一般的にインパルスレーダーと呼ばれている。
この技術の最初の重要な応用例は、地中レーダー（GPR）でした。1970年代に開発されたGPRは、現在では構造物の基礎解析、考古学的地図作成、宝探し、不発弾の識別、その他の浅層調査に利用されています。これは、インパルスレーダーが一般的な媒体（土壌）と目的のターゲットとの境界を正確に特定できるためです。しかし、その結果は一意ではなく、オペレーターのスキルとそれに続くデータの解釈に大きく左右されます。
乾燥した土壌や岩盤では、最大300 フィート (91 m)まで探査できる場合が多い。このような短距離の距離測定では、送信パルスは通常、無線周波数サイクル 1 回分のみである。100 MHz の搬送波と 10 kHz の PRF (一般的なパラメータ) の場合、パルス持続時間はわずか 10 ns (ナノ秒) であり、これが「インパルス」と呼ばれる所以である。バックパック型や車輪付きカート型など、さまざまな GPR システムが市販されており、パルス出力は最大 1 キロワットに達する。[ 94 ]
電子機器の継続的な発展により、パルス持続時間がピコ秒単位で測定されるシステムが実現可能になった。その用途は、セキュリティセンサーやモーションセンサー、建物のスタッドファインダー、衝突警報装置、心臓ダイナミクスモニターなど多岐にわたる。これらのデバイスの中には、長寿命電源を含めてマッチ箱サイズのものもある。[ 95 ]
レーダーが開発されるにつれ、天文学者たちは月やその他の近隣の地球外天体の観測への応用を検討した。1944年、ゾルターン・ラヨシュ・ベイはハンガリーでレーダーを開発し、これを主要な目標とした。彼のレーダー望遠鏡は占領したソ連軍に奪われ、再建する必要があったため、実験は遅れた。ニュージャージー州の陸軍エバンス信号研究所が実施したプロジェクト・ダイアナの下、110 MHzで3 kWのピーク出力で動作する改良型SCR-271レーダー（ SCR-270の固定位置バージョン）が、 1946年1月10日に月面からの反射波の受信に使用された。[ 96 ]ゾルターン・ベイは翌年の2月6日にこれを達成した。[ 97 ]
電波天文学も第二次世界大戦後に始まり、レーダー開発に携わっていた多くの科学者がこの分野に参入しました。その後数年間で数多くの電波天文台が建設されましたが、送信機や関連する受信機器の設置に伴う追加費用と複雑さのため、レーダー天文学専用の天文台はごく少数でした。実際、主要なレーダー天文学活動はほぼすべて、電波天文台の付属施設として行われてきました。
1963年に開設されたアレシボ天文台の電波望遠鏡は、当時世界最大でした。米国国立科学財団が所有し、請負業者が運営していたこの望遠鏡は、主に電波天文学に使用されていましたが、レーダー天文学用の機器も備えていました。これには、47 MHz、439 MHz、2.38 GHzで動作する送信機が含まれており、いずれも非常に高いパルス出力を持っていました。主反射鏡は305メートル（1,001フィート）で固定されており、副反射鏡は軌道上にあり、空のさまざまな領域に正確に向けられるようになっています。アレシボレーダー望遠鏡を使用して、火星の表面粗さのマッピングや土星とその最大の衛星タイタンの観測など、多くの重要な科学的発見がなされてきました。1989年には、同天文台は史上初めて小惑星のレーダー画像を撮影しました。
2020年8月と11月にそれぞれ望遠鏡の補助ケーブルと主ケーブルが故障した後、NSFは望遠鏡を制御解体によって廃止する決定を発表しましたが、天文台の他の施設は今後も運用を継続すると発表しました。しかし、望遠鏡の安全な廃止が実施される前に、2020年12月1日朝、1基のタワーに残っていた支持ケーブルが急速に切断され、観測装置プラットフォームがアンテナを突き破り、支持タワーの上部が切断され、他の建物の一部も部分的に損傷しましたが、負傷者はいませんでした。NSFは、天文台の他の施設をできるだけ早く運用再開する意向は変わらず、その場所に新しい望遠鏡装置を再建する計画を検討していると述べています。
月、水星、金星、火星、土星を周回する複数の宇宙船には、地表マッピング用のレーダーが搭載されており、火星探査機マーズ・エクスプレスには地中探査レーダーが搭載されました。また、多くの航空機や周回宇宙船に搭載されたレーダーシステムは、様々な目的で地球全体をマッピングしており、スペースシャトル・レーダー地形ミッションでは、地球全体が30メートルの解像度でマッピングされました。
英国マンチェスター大学のジョドレルバンク天文台は、もともとバーナード・ラヴェルによってレーダー天文学施設として設立されました。当初は、71 MHz (4.2 m) で動作する戦時余剰の GL-II レーダーシステムを使用していました。最初の観測は、 1945 年 12 月にふたご座流星群の電離した流星痕でした。この施設はすぐに世界で 3 番目に大きな電波天文台に発展しましたが、レーダー天文学も一部継続されました。3 台の完全可動式電波望遠鏡のうち最大の (直径 250 フィートまたは 76 m) は、1957 年 10 月に最初の人工衛星であるスプートニク 1 号をレーダーで追跡するのにちょうど間に合うように稼働しました。 [ 98 ]
しかし 1940 年までに、驚異的なブレークスルーを達成したのはイギリス人だった。それは、それまでのものよりはるかに強力なレーダー送信機である共振空洞マグネトロンだった。マグネトロンはアメリカ人を驚かせた。彼らの研究は何年も遅れていた。
Le principe Fondamental du Radar Appartient au patrimoine commun des physiciens
: ce qui demeure en fin de compte au crédit réel des techniciens se mesure à la réalisation 効果的な de matériels opérationnels
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