1.8.3. 倒频谱¶
倒频谱（Cepstrum）也叫倒谱、二次谱和对数功率谱等。倒频谱的工程型定义是：
信号功率谱对数值进行傅立叶逆变换的结果。（信号→求功率谱→求对数→求傅里叶逆变换）
为什么翻译作倒频谱呢？我个人的理解是，频谱（功率谱）反应的频率特征点横坐标是频率f（Hz），在倒频谱中对应的特征点的横坐标是时间t（s），而f与t互为倒数。从这里也可以看出，虽然倒频谱也叫“频谱”，其横坐标却并不是频率，而是时间。
那么倒频谱有什么好处呢？
“该分析方法方便提取、分析原频谱图上肉眼难以识别的周期性信号，能将原来频谱图上成族的边频带谱线简化为单根谱线，受传感器的测点位置及传输途径的影响小。”
这都是啥意思？一条条解释：
1.方便提取、分析原频谱图上肉眼难以识别的周期性信号
我们知道，频谱分析就是为了提取原始信号中的周期性信号的，怎么频谱中的信号还会有周期性？这就又涉及到两个概念：调制和边频带。
调制分为幅值调制和频率调制。下面以齿轮的幅值调制为例进行说明：齿轮的振动信号主要包括两部分，分别是齿轮啮合振动信号（高频）和齿轮轴的转频振动信号（低频），时域和频域曲线分别如下图所示：
高频信号和低频信号时域波形
高频信号和低频信号的频域波形
调制就是高低频率信号的混合。幅值调制从数学上看，相当于两个信号在时域上相乘；而在频域上，相当于两个信号的卷积。调制后的信号在时域和频域上分别变为：
调制后的时域信号
调制后的频域信号
我们发现，调制后的信号中，除原来的啮合频率分量外，增加了一对分量，它们是以高频信号特征频率为中心，对称分布于两侧，所以称为边频带。
实际实验中齿轮啮合振动信号（高频）和齿轮轴的转频振动信号（低频）的特征频率可能是有多组的，其调制后的频域信号近似于一组频率间隔较大的脉冲函数和一组频率间隔较小的脉冲函数的卷积，从而在频谱上形成若干组围绕啮合频率及其倍频成分两侧的边频族，如下图：
边频带的形成
说了一大堆，终于回归到上边提到的问题：倒频谱“方便提取、分析原频谱图上肉眼难以识别的周期性信号”。这里指的周期性信号，就是重复出现的边频带。
倒频谱能较好地检测出功率谱上的周期成分，通常在功率谱上无法对边频的总体水平作出定量估计，而倒频谱对边频成分具有“概括”能力，能较明显地显示出功率谱上的周期成分，将原来谱上成族的边频带谱线简化为单根谱线，便于观察，而齿轮发生故障时的振动频谱具有的边频带一般都具有等间隔（故障频率）的结构，利用倒频谱这个优点，可以检测出功率谱中难以辨识的周期性信号。
2.受传感器的测点位置及传输途径的影响小
这是倒频谱的第二个好处。对于布置在不同位置的传感器，由于传递路径不同，其功率谱也不相同。但在倒频谱上，由于信号源的振动效应和传递途径的效应分离开来，代表齿轮振动特征的倒频率分量几乎完全相同，只是低倒频率段存在由于传递函数差异而产生的影响。在进行倒频谱分析时，可以不必考虑信号测取时的衰减和标定系数所带来的影响。这一优点对于故障识别极为有用。
关于倒频谱，文章 齿轮故障诊断常用信号分析处理方法 给出了具体了例子，方便理解。
自谱AutoPower
能量谱ESD
互谱CrossPower
频响函数FRF
相干函数
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