Рассматривается возможность неинвазивного одновременного определения глубины расположения и температуры раковой опухоли в глубине человеческого тела методом многочастотной объемной радиотермографии. Приводятся модели для описания процессов приема собственного радиотеплового поля тела человека. Производится анализ возможности вычисления искомых параметров по результатам измерения антенных температур одновременно в двух различных частотных диапазонах. Выявляются условия нахождения решений как аналитическими, так и численными методами. Определяется максимально возможная глубина обнаружения опухоли в зависимости от параметров радиотермографа и теплового контраста в источнике. Обосновывается необходимость многочастотности радиотермографа. Приводятся аналитические решения для глубины залегания и температуры опухоли в рамках рассматриваемой модели.