单脉冲雷达是一种精密跟踪雷达。它每发射一个脉冲，天线能同时形成若干个波束，将各波束回波信号的振幅和相位进行比较，当目标位于天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位相等，信号差为零；当目标不在天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位不等，产生信号差，驱动天线转向目标直至天线轴线对准目标，这样便可测出目标的高低角和方位角，从各波束接收的信号之和，可测出目标的距离，从而实现对目标的测量和跟踪。

目前使用的单脉冲雷达基本上都实现了模块化、系列化和通用化，具有多目标跟踪、动目标显示、故障自检、维修方便等特点。

单脉冲雷达是能从单个回波脉冲信号中获得目标全部角坐标信息的跟踪雷达。按提取角误差信息的方法不同，分为幅度比较单脉冲雷达和相位比较单脉冲雷达两种。

幅度比较单脉冲雷达的测角系统通常由四个天线馈电单元与三个接收支路组成。在发射射频脉冲时，四个天线馈电单元合成一个发射波束。在接收回波信号时，四个天线馈电单元经过射频和差桥结网络形成五个接收波束。其中一个为和波束，由四个天线馈电单元的接收信号全部相加而成，其中心轴即天线的瞄准轴。和波束的接收信号经和支路接收机放大、检波以后，用以提供目标的距离、速度等信息。处于同一水平面上的二个波束为方位测角波束，其形状相同，与瞄准轴左右对称排列，以一定角度重叠。

另二个为仰角测角波束，处于同一个垂直平面上(与方位波束垂直)，也是形状相同，与瞄准轴上下对称排列，以一定角度重叠。二个方位波束接收的信号，经和差桥结网络，进行幅度相减，取得方位角差信号。当天线瞄准轴对准目标时，二个方位波束接收的信号幅度相同，其差信号为零。当目标在方位上偏离天线瞄准轴时，二个方位波束接收的信号幅度不同，就有幅度差信号输出，称为方位差信号。

这个差信号经方位差支路接收机放大并与和支路信号在相位检波器中相乘，产生方位误差信号，误差信号大小与目标偏离旋转轴的角度成比例，极性决定于偏离的方向。误差信号送到天线控制系统，驱动天线向减小方位误差信号的方向转动，直到瞄准轴对准目标，方位误差信号为零时天线停止转动，从而使天线在方位上精确地跟踪目标。二个仰角波束和仰角差接收支路的工作情况与方位差支路类似。

相位比较单脉冲雷达在水平和垂直平面上各采用两个相同而略为分离的天线，在水平面上，两个方位测角波束形状相同，波束轴(波束最强辐射方向)以一定间隔与天线瞄准轴平行对称排列。处于远场区的目标与二波束轴所形成的角度几乎相等，因而接收的回波信号幅度也相等。当目标在方位上位于天线瞄准轴上时，这二个波束接收的回波信号相位也相同，其差信号为零。

当目标在方位上偏离天线瞄准轴时，由于两天线相隔一段距离，两天线所接收的回波信号由于存在波程差而相位不同，产生相位差，经相位检波器检测出方位误差信号，用以驱动天线在方位上精确跟踪目标。仰角支路的工作情况与方位支路类似。

单脉冲雷达与圆锥扫描雷达相比，测角精度高、速度快、反角度欺骗干扰的能力强。自20世纪40年代末研制成功以后，已广泛应用于火控、精密测量和气象雷达中。单脉冲测角技术在三坐标雷达和相控阵雷达中也广泛采用。