Analytický model uniformní dutiny (normální módy)

Nejjednodušší přístup předpokládá uniformní (homogenní, ideálně symetrickou) kulovou dutinu a hledá její normální módy — vlastní kmity, které dutina podporuje. Pro takovou idealizaci existuje analytické řešení.

Vlastní frekvence módů jsou dány vztahem

f_n = \frac{c}{2\pi a}\sqrt{n(n+1)},

kde c je rychlost světla, a je poloměr Země a n = 1, 2, 3, \dots je číslo módu. Tento vztah dává řadu rezonancí, jejichž rozestupy rostou s n. Spektra jednotlivých módů mají v tomto modelu Lorentzovský tvar (rezonanční píky s charakteristickou šířkou danou ztrátami v dutině).

Hlavní předností je rychlost: vzorec poskytuje okamžitý řádový odhad frekvencí bez nutnosti numerické simulace. Cenou za jednoduchost je, že model nezachycuje nehomogenity reálné dutiny — asymetrii den–noc, geografické rozdíly ve vodivosti ionosféry ani štěpení módů. Slouží proto jako referenční výchozí bod a sanity-check pro náročnější metody.