电子工程与纳米技术 MEng (Hons)

The University of York - 约克大学

本模块涵盖了一些基本的技能和知识，这些技能和知识将帮助你独立学习并完成高学术标准的工作，这对在约克大学取得成功至关重要。本模块将：定义学术诚信和学术不端行为；解释为什么以及何时应该参考原始材料和其他人的作品；提供互动练习，帮助你评估你是否理解了这些概念；提供常见问题的答案和有用资源的链接。

本模块的目的是向学生介绍在小组项目工作中所需要的典型技能，同时根据技术规范设计和建立一个工程解决方案，并发展在团队工作、研究、商业惯例、知识产权、技术对社会的影响、道德和项目管理方面的一般学习技能。

计算机、电话和地球上几乎所有的电子设备都使用了数字电路。本模块介绍了数字逻辑电路在各种应用中的操作，以及设计和分析的工具和技术，并以个人电脑为例。实验通过设计、模拟、构建和测量使用分立集成电路和可编程逻辑设备的数字电路块来强化理论概念。

工程是建立在数学基础上的。数学帮助我们对世界、电路、部件进行建模，并编写计算机代码。本模块帮助你过渡到大学水平的数学，目的是发展对一系列基本数学工具的熟悉和流畅使用，以设计、建模和分析工程系统和信号。

模拟电路是每个现代电子设备的核心，即使是以数字为主的设备，如电话、平板电脑和笔记本电脑。本模块将向你介绍电阻器、电容器、电感器、二极管和运算放大器等基本电路元件，解释它们工作背后的物理原理，以及用于设计和分析使用它们构建的电路的技术。在该模块中，你将设计、建造和测试一个外部声卡，把模拟和数字技术联系起来。

现代工程师需要在计算机编程方面有坚实的基础。本模块帮助你获得两种流行的编程语言Python和C的技能，通过越来越有挑战性的实验练习、讲座和巩固性的作业，发展软件规范、设计和编码的基本工程技能。

本模块向你介绍纳米科学和纳米技术，特别是纳米电子学，包括固态材料，三维、二维和一维电子装置中的电子传输，以及制造和描述纳米尺度电子的方法。理论工作由系里的洁净室和纳米技术实验室的实践活动来补充。

该模块让学生掌握Java编程的基本技能，以及如何在软件工程中使用这些技能来制作一个重要的应用程序，如模拟自主机器人系统的蜂群。本模块旨在培养学生总结和展示对来自可靠来源的信息和技术写作的理解的技能。

本模块向学生介绍数字设计概念以及硬件描述语言（HDL）在现代数字设计流程中的适当作用。将特别强调使用HDL进行数字电路的合成，并通过使用HDL测试平台和模拟....，开发适当的测试。

半导体器件和电路模块介绍了电子工程中最常用的半导体器件（二极管、双极结晶体管和场效应晶体管），重点是分析和设计模拟和数字电子的常用构件。与该模块相关的实验课程通过设计、模拟、建造和测量这些构件来加强理论概念。

噪声场和波模块提供了模拟和数字电路设计的基本内容，通过考虑：噪声和干扰对电路性能的影响，以及电磁兼容的基本概念。它介绍了传输线对互连的影响，如延迟、反射和串扰，这是任何高速数字电路和通过电缆传输信号时的重要考虑。对场和波的电磁理论进行了分析，以支持传输线的理论，并为以后的射频电路、天线、无线传播、纳米技术和半导体设备设计等课程打下基础。

本模块的目的是：介绍多元微积分的技术（包括偏微分、坐标变换和多元积分）；支持网络、电磁场和控制理论等领域的应用模块；介绍拉普拉斯变换和Z变换作为线性系统理论和分析的工具；培养对使用傅里叶变换、傅里叶系列、卷积和相关技术来研究信号和线性系统的认识和理解.

纳米加工和纳米分析模块提供了纳米技术的基本科学理论和实践经验。该模块将涵盖各种测量技术，以探测纳米/原子尺度的材料和设备的形态、成分、电、磁和光学特性，以及传统的纳米加工技术（如电子束光刻）和非传统的纳米加工技术（如自组装）。

本模块的目的是以小组为单位，利用模拟设计和嵌入式ARM处理器开发一个实用的电子产品，如万用表。本模块的目的是在一年级工程设计项目模块的基础上，进一步发展学生的小组项目工作技能。特别是，学生将在小组中使用嵌入式处理器开发涉及硬件和软件的产品。

在这个小组项目中，你将作为一个公司的一部分工作，为台式电脑或平板电脑/手机设计一个主要的软件应用程序。你将在公司中担任一个具体的角色，例如项目/软件/营销经理，并将公司作为一个小企业来经营。所有的学生公司都会根据可销售的想法制定项目规格，并使用现代软件工程方法来设计/实施/测试该产品。每个学生公司都必须向金融支持者和商业导师介绍最初的产品想法，最终产品将在向作为 "客户 "的工作人员的演示中展示。

本模块的目的是介绍并发展对离散傅里叶变换的理解；介绍并发展对离散卷积和离散相关的理解；发展用于采样和重建模拟信号的采样定理；介绍Z变换并描述拉普拉斯变换和Z变换之间的关系；介绍、发展FIR和IIR滤波器的理论并比较其性能；通过研究用于图像和音频处理的深度卷积神经网络介绍数字信号处理的机器学习技术；并将理论与数字信号处理的实际应用联系起来。.

在这里，我们涵盖了电磁波的理论基础和广泛的实际应用，在通信中使用无线电、微波和光。以麦克斯韦方程为起点，学生们了解了波的关键特性，如偏振、波长和功率密度，并发现这些特性如何影响波在材料和障碍物周围的传播。应用包括天线的设计、波导通信和电离层对无线电波的反射。在配套的实验室工作中，学生设计传输线电路，并研究使用激光的光传播。

本模块的目的是：解释主要光子元件（光源、接收器、调制器、放大器）的工作原理和主要技术特征及其对系统设计的影响；解释从光学元件和电路的小型化和集成到纳米级的挑战和主要路线；解释纳米结构（量子井、导线、点）的光学特性以及与大块（三维）材料的主要区别；解释在光子元件中使用纳米结构所提供的新可能性.

本模块介绍了线性系统的反馈控制，以及如何利用它来提供稳定性或从系统中获得一个特定的响应特性。所涉及的技术有广泛的应用，包括机械系统，如机器人，以及电子系统，如音频放大器。

纳米电子学模块包括讲座和研讨会，重点是量子力学及其在纳米电子装置中的应用。特别是关键的量子力学现象，如量子隧穿、谐波振荡器、磁旋和量子统计，都有详细的描述。它们的方程求解是在研讨会上进行的。

通信系统模块让你详细了解无线通信系统的工作原理，从理论概念到实际无线电系统和网络的设计。主题包括：信息理论；无线链接设计；信号、无线电调制和解调；网络和协议.

信息存储和自旋电子学模块结合了讲座和存储设备的实践经验。讲座的重点是存储设备的基本原理和最新发展以及它们的操作。实践中使用主要的技术来描述自旋电子器件，如X射线衍射、磁和传输测量。

对于最后一年的项目，主要由学生个人决定工作的性质和方向。在系里为学生提供了广泛的项目主题，他们也可以在工业界做项目，甚至可以提出自己的项目想法。这项工作持续两个学期，最后写出一份最终报告。

该模块提供了一个独立探索纳米科学和纳米技术先进概念的机会，包括分子电子学、纳米医学和新兴的纳米电子和纳米光子设备。