频谱效率和功率转换效率是现代通信系统中颇受关注的两个重要问题。CDMA、OFDM、WiMAX等复合调制技术被大量应用来提高频谱效率,而复合调制的信号具有高带宽的时变包络和高峰值平均比,这要求射频功率放大器具有较高线性度。经典放大理论下,功率放大器的线性度与功率效率是一对矛盾体。为兼顾线性度和效率,基于线性功率放大器的包络跟踪技术和基于开关型功率放大器的包络恢复与消除技术被提出,然而二者都需要一种能够快速跟踪给定参考信号的高效率电源变换器,被称作快速参考跟踪电源(FRTPS)。FRTPS可应用于通信基站、手持终端等各类功率放大场合,能够产生显著的节能和环保效益,对促进国民经济发展具有重大而深远的意义。鉴于FRTPS高效率、高带宽、高动态响应和低噪声水平的性能要求,世界各国的研究机构对其实现拓扑、控制方法和高频驱动等问题进行了广泛研究,但目前仅有与剑桥大学合作的Nujira公司拥有产品样机。　　本文的目标是研究RFTPS的关键技术问题。在分析现有各类拓扑结构优缺点的基础上,对适用于中等功率通信基站的开关线性串联的混合型拓扑方案、快速参考跟踪控制方法以及混合型拓扑的效率优化方案进行深入研究,并就FRTPS与通信系统的接口问题进行分析研究。　　本文首先针对开关线性串联型混合拓扑的三个构成部分(多电平开关变换、高效电源组和线性调节环节)进行了分析。通过对比单元串联结构和多路并联结构,采用功率MOSFET共源极的非隔离并联结构实现多电平开关变换。提出采用单一母线带多路非隔离独立源的结构作为高效电源组的构成方式,并给出选择高效电源组中各独立源的约束条件。当选择buck变换器作为独立源时,为避免母线电压波动的影响,提出了抑制输入扰动的新型控制方法。分析了高速线性调节的实现结构,采用恒定直流电源供电跟踪正弦信号时,可实现瞬时50W的输出功率和大于1MHz的跟踪频率,为开关线性串联型FRTPS在同等功率条件下实现高带宽跟踪性能打下基础。　　为实现高带宽的快速参考跟踪性能,分析了基于比较逻辑的多电平变换控制方法,并在此基础上提出了直接参考跟踪控制方法,可实现对带宽1MHz内信号的跟踪。为进一步提高开关线性串联型FRTPS的跟踪带宽,针对含有多个频率分量的参考信号,提出了基于次优包络提取的间接参考跟踪控制方法,可实现对低频分量小于1MHz的参考信号的跟踪。通过分析多电平电压与跟踪输出电压之间的关系,提出了基于Walsh变换的控制方法,该方法适用于周期性参考信号的控制跟踪。　　为实现开关线性串联型FRTPS整体效率的优化,对其各构成部分进行功率损耗建模分析。线性调节部分是主要的功率损耗环节,多电平电压的电平数目及其分布是实现线性调节效率优化的关键。分别针对已知参考信号的时间函数和已知参考信号的概率密度函数两种情况,提出优化多电平的选取方法。对功率开关和高效电源组在多电平变换中产生的功率损耗进行了建模分析,并分别给出了功率损耗的减小方法。通过求取不同电平数目下混合拓扑的整体功率损耗,确定FRTPS整体效率优化的电平数目及电平分布。　　研究了FRTPS与通信系统的接口问题,针对给定的RF信号形式,给出模拟的和数字的两种接口方式,及分别对应的信号延迟方法。最后,通过Matlab仿真实现PAR为5.1dB的CDMA基带信号的发生,并对该基带信号进行跟踪测试。FRTPS样机可实现瞬时最大50W的输出功率,大于1MHz的跟踪带宽,并且其效率较恒定直流供电线性调节环节提高9％。