Дальность действия радиолокационного устройства определяется расстоянием, на котором объект обнаруживается с заданными вероятностными характеристиками, – вероятностью правильного обнаружения 
и вероятностью ложного срабатывания 
.
Если устройство предназначено для измерения параметров движения или координат объекта, то дальность действия определяется заданной точностью измерения.
Определим дальность действия радиолокационного устройства в свободном пространстве без учёта влияния атмосферных условий и земной поверхности при приёме сигналов прямого излучения рис. 3.17.
Пусть передатчик, установленный вблизи контролируемого участка, генерирует СВЧ-колебания мощностью 
. Если предположить, что антенна радиолокационного устройства не направлена, то колебания излучаются во все стороны равномерно. Тогда, если приёмник удалён на расстоянии R от передатчика, то на его входе создаётся плотность потока мощности:
ППl = Pпер/4 
R2
Если предположить, что антенна передатчика направленная, то следует учесть ее коэффициент направленного действия (КНД), который показывает, во сколько раз плотность
потока мощности направленной антенны больше мощности не направленной в заданном направлении.
С учётом введённого параметра плотность потока мощности на входе приёмной антенны:
.
Если приёмная антенна имеет эффективную площадь раскрыва 
, то мощность принимаемого такой антенной сигнала равна:
Воспользовавшись соотношением:
,
где 
– длина волны излучаемого сигнала, перепишем для мощности в канале приёма сигналов прямого излучения:
.
Между принимаемой мощностью и расстоянием до объекта имеется обратная квадратичная зависимость.
Для надёжного обнаружения объекта в каналах рассматриваемого вида необходимо, чтобы отношение мощности сигнала 
и мощности шума 
было достаточно велико. Для каждого вида радиолокационного устройства задачу надёжного обнаружения объекта (с заданной вероятностью) можно выполнить, если мощность принятого сигнала превышает некоторое пороговое значение в N раз. Минимальная амплитуда сигнала, соответствующая пороговому сигналу 
, называется чувствительностью приёмника:
.
Пороговому значению сигнала 
соответствует предельное расстояние 
, характеризующее дальность действия устройства. Подставив вместо 
его минимальное значение , найдём:
.
Полученное выражение называется уравнением дальности для случая приёма сигналов прямого излучения. Например, для увеличения в 2 раза дальности R необходимо мощность передатчика увеличить в 4 раза или в 4 раза снизить пороговый сигнал, т.е. увеличить в 4 раза чувствительность приёмника.
Наряду с термином «коэффициент направленного действия» (КНД) антенны часто используют понятие коэффициента усиления антенны G, который определяется как произведение КНД на коэффициент полезного действия (КПД) антенны, т.е.:
