电子电气工程 Electrical Engineering&专业方向介绍

EE专业作为工程学科史上最为古老的基础学科之一，发展至今已经有超过一个世纪的时间。它同时又是工科里最具可持续发展能力的学科，从发展之初到现在还持续地显示出旺盛的学术生命力和稳定的市场需求，可以称为工科界的长青树。现代的EE专业几乎涵盖了所有与电力、电子、电磁、光子相关的工程行为，对人类的生活与生产行业产生地极为重要且根深蒂固的影响。直到今天，EE专业无论在学术界还是工业界都依然是一片热火朝天的发展景象。在留学申请方面，它还是最受到申请者追捧与欢迎的热门专业之一。本文将将详细介绍各主要分支，旨在更加深入而透彻地了解EE专业，以便为该专业的申请提供更全面的资讯和决策依据。

&

EE专业的研究领域极为广阔，美国的各大高校的EE系的研究方向也有较大的不同。通过对各所院校的EE研究方向的考察，我们将其下属方向归纳为11个主要研究方向。以下进行逐一介绍。

1、生物工程

1.1、学习内容：EE专业下的生物工程是EE与生物学的交叉分支，旨在运用工程原理去学习和控制生物进程，把数学和物理学的概念引入到药学和生物学中去。以生物传感器为例，这种生物仪器的工作原因是利用生物要素与物理化学检测要素组合在一起对被分析物进行检测，这是EE下的生物工程方向的典型应用。

图：生物传感器——糖尿病人的血糖监测仪

1.2、研究课题：

包括生物仪器，生物传感器，计算神经网络，生物医学超声学，生物微电子机械系统（MEMS），神经系统中信号的传递与编码，高能粒子与生命物质的相互作用，高能粒子束与高能X光在治疗肿瘤中的临床应用，医学成像，生物图象处理，磁共振成像，发射型计算机断层摄影术（PET和SPET），超声成像，超声成像的三维重建，心脏成像的特征提取，PET/SPET成像中衰减校正，神经微电子界面，血管内的成像，聋瞎病人感官辅助系统，盲人阅读机，自动语言识别等。

&

2、材料与装置

2.1、学习内容：EE下的材料与装置方向与物理、材料科学、化学等广泛交叉。研究的范围涵盖了半导体器件、微电子器件纳米材料等等。从电阻、电容、晶体管到新型功能性器件的制备等，都是其研究的范围。

图：半导体器件——多晶硅太阳能电池

2.2、研究课题：

包括光电子装置仿真，纳结构电子学，半导体与微电子学，磁性材料、介电材料与光材料及其装置，固态物理及其应用，小型机械结构及其激励器，微机械与纳机械装置（Micromechanical and Nanomechanical Devices），物理、化学和生物传感器，装置物理学及其特征化，设备建模与仿真，纳制备（Nanofabrication）与新装置，微细加工（Microfabrication），超导电子学。

&

3、通信与网络

3.1、学习内容

通信与网络是EE专业最为热门的研究方向。通信技术主要包含传输接入、网络交换、移动通信、无线通信、光通信、卫星通信、支撑管理、专网通信等技术，例如现在热门的3G，就是一种移动通信技术。计算机网络则是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统连接起来，以功能完善的网络软件实现网络的硬件、軟件及资源共享和信息传递的系统。简单的说即连接两台或多台计算机进行通信的系统。

图：通信与网络

3.2、研究课题

主要包括无线网络与光网络，移动网络，量子与光通讯，信息理论，网络安全，网络协议与体系结构，交互式通讯，INTERNET运行性能建模与分析，分布式高速缓存系统，开放式可编程网络，路由算法，多点传送协议，网络电话学，带宽高效调制与编码系统，网络中的差错控制理论及应用，多维信息与通讯理论，快速传送连接，服务质量评价，网络仿真工具，网络分析，神经网络；信息的特征提取、传送、存储及各种介质下的信息网络化问题，包括大气、空间、光钎、电缆等介质等。

&

4、计算机工程

4.1、学习内容

计算机工程是计算机科学与EE的交叉学科，通常是用于设计计算机或大型计算机系统的工程学，主要偏向于计算机硬件方面的研究。日常生活中，小到个人掌上电脑，大至用于控制工业生产线的计算机系统，都属于计算机工程的范畴。

图：计算机工程——超级计算机

4.2、研究课题

包括计算机图形学，计算机视觉技术，口语系统，医学机器人，医学视觉，移动机器人学，应用人工智能，有生物灵感的机器人及其模型。医疗决策系统，计算机辅助自动化，计算机体系结构，网络与移动系统，并行与分布式操作系统，编程方法学，可编程系统研究，超级计算技术，复杂性理论，计算与生物学，密码学与信息安全，分布式系统理论，先进网络体系结构，并行编辑器与运行时间系统；并行输入输出与磁盘结构，并行系统、分布式数据库和交易系统，在线分析处理与数据开采中的性能分析。

&

5、信号处理

5.1、学习内容

信号处理研究的是信号在计算机控制、药物分析、电子学等领域的表示、变换和运算，以及它们所包含的信息。信号处理可以用于人类之间，或人与机器之间的沟通与联系；用以探测我们周围的环境，并揭示出那些不易观察到的状态和构造细节，以及用来控制和利用能源与信息。信号处理在诸如语音与数据通信、生物医学工程、声学、声呐、雷达、地震、石油勘探、仪器仪表、机器人、日用电子产品以及其它很多的这样一些广泛的领域内起着关键的作用。

图：信号处理

5.2、研究课题

包括声音与语言信号处理，图像与视频信号处理，生物医学成像与可视化，成像阵列与阵列信号处理，自适应与随时间变化的信号处理，信号处理理论，大规模集成电路（VLSI）体系结构，实时软件，统计信号处理，非线性信号处理与非线性系统标识，滤波器库与小波变换理论，无序信号处理，分形与形态信号处理。

&

6、系统控制

6.1、学习内容

系统控制的主要学习内容是运用数学和计算机的相关技术对系统和进程进行建模、评估和控制。通过与程序设计、运行维护、数据处理过程、硬件设备等相关的可靠性控制，让系统在运动过程中根据内部和外部的变化而进行调节使系统稳定地保持或达到某种特定的状态实现其运动的目标。

图：系统控制

6.2、研究课题

包括数学系统理论，离散事件系统与混合系统，非线性控制，智能控制，传感器技术，机器人技术，鲁棒与最优控制，鲁棒多变量控制系统，大规模动态系统，多变量系统的标识，制造系统，最小最大控制与动态游戏，用于控制与信号处理的自适应系统，随机系统，线性与非线性评估的设计，随机与自适应控制等等。

7、电子学与集成电路

7.1、学习内容

集成电路（Integrated Circuit, 通常简称 IC）是指将很多微电子器件电路集成在芯片上的一种高级微电子器件，通常使用硅为基础材料。

图：集成电路

7.2、研究课题

包括微电子学与微机械学，纳电子学（Nanoelectronics），超导电路，电路仿真与装置建模，集成电路（IC）设计，大规模集成电路中的信号处理，易于制造的集成电路设计，集成电路设计方法学，A/D与D/A转换器，数字与模拟电路，数字无线系统，RF电路，高电子迁移三极管，雪崩光电管，声控电荷传输装置，封装技术，材料生长及其特征化。

&

8、光学与光子学

8.1、学习内容

该方向同样与物理有着非常紧密的联系，主要研究的内容涵盖光学器件，光纤通信、光网络、激光，全息摄影技术等等。

图：光学与光子学——激光

8.2、研究课题

包括光电子学装置，超快电子学，非线性光学，微光子学，三维视觉，光通讯，软X光与远紫外线光学，光印刷学，光数据处理，光通讯，光计算，光数据存储，光系统设计与全息摄影，体全息摄影研究，复合光数字数据处理，图象处理与材料光学特性研究。

&

9、电力工程

9.1、学习内容

电力工程主要是处理发电、电力传输、电力网络及相关设备的设计。这些设备包括发电机、变压器、电动机及电力电子等。

图：电力工程——电力的传输

9.2、研究课题

包括电气材料学与半导体学，电力电子及装置，电机，电动车辆，电力系统动态及稳定性，电力系统经济性运行，实时控制，电能转换，高电压工程等。

&

10、电磁学

10.1、学习内容

EE下的电磁学方向是与物理学交叉的一个分支。与物理学下的电学与磁学领域有着紧密关系。主要研究电磁波，电磁场以及有关电荷，带电物体的动力学以及他们的应用等等。

图：电磁学的应用——雷达天线

10.2、研究课题

包括卫星通讯，微波电子学，遥感，射电天文学，雷达天线，电磁波理论及应用，无线电与光系统，光学与量子电子学，短波激光，光信息处理，超导电子学，微波磁学，电磁场与生物媒介的相互作用，微波与毫米波电路，微波数字电路设计，用于地球遥感的卫星成像处理，子毫米波大气成像辐射线测定（Submillimeter－Wave Atmospheric Imaging Radiometry），矢量有限元，材料电气特性测量方法，金属零 件缺陷定位。

&

11、微电子机械系统（MEMS）

11.1、学习内容

微电子机械系统（MEMS）技术是建立在微米/纳米技术基础上的21世纪前沿技术，是指对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。这种微电子机械系统不仅能够采集、处理与发送信息或指令，还能够按照所获取的信息自主地或根据外部的指令采取行动。它用微电子技术和微加工技术相结合的制造工艺，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。微电子机械系统（MEMS）是近年来发展起来的一种新型多学科交叉的技术，该技术将对未来人类生活产生革命性的影响。它涉及机械、电子、化学、物理、光学、生物、材料等多学科。

图：微电子机械系统

11.2、研究课题

包括物理传感器，化学传感器，生物传感器，微机械信号处理和射频微机电系统，光学微机电系统，微米/纳米制造，微流控术，生物微机电系统，微型机器人，无线传感器网络等。


&