گرایش های کارشناسی ارشد مهندسی برق

کارشناسی ارشد مهندسی برق در دانشگاه های ایران به شش گرایش کلی تقسیم می شود که عبارتند از:

مهندسی برق گرایش مخابرات

مهندسی برق گرایش کنترل

مهندسی برق گرایش الکترونیک

مهندسی برق گرایش قدرت

مهندسی برق گرایش پزشکی(بیوالکتریک)

مهندسی برق گرایش مکاترونیک

برای افزایش اطلاعات در مورد موقعیت های شغلی این گرایش ها مطلب بازار کار گرایش های ارشد برق را مطالعه کنید.

گرایش مخابرات

هدف از مخابرات ارسال و انتقال اطلاعات از نقطه ای به نقطه دیگر است که این اطلاعات می تواند صوت، تصویر یا داده های کامپیوتری باشد.

مخابرات، گرایشی از مهندسی برق است که در حوزه ارسال و دریافت اطلاعات از روش های موجی و مخابراتی فعالیت می کند. گرایش مخابرات با ارائه نظریه ها و مبانی لازم جهت ایجاد ارتباط بین دو یا چند کاربر، انجام عملی فرایندها را به طور بهینه ممکن می سازد.

مخابرات از دو گرایش عمده یعنی میدان و سیستم تشکیل می شود.

در گرایش میدان، مهندسان با مفاهیم میدان های مغناطیسی، امواج رادیوئی، امواج ماکروویو، آنتن و ... آشنا می شوند تا بتوانند مناسبترین وسیله را برای انتقال موجی از نقطه ای به نقطه دیگر پیدا کنند.

در گرایش سیستم، نیز مهندسان با طراحی فلیترهای مختلف که می توانند امواج مزاحم شامل صوت یا پارازیت را از امواج اصلی تشخیص و آنها را حذف کرده و تنها امواج اصلی را از آنتن دریافت کنند به فعالیت می پردازند.

گرایش میدان:

 مهندسان با مفاهیم میدان های مغناطیسی، امواج رادیوئی، امواج ماکروویو، آنتن و ... آشنا می شوند تا بتوانند مناسبترین وسیله را برای انتقال موجی از نقطه ای به نقطه دیگر پیدا کنند. در واقع در این گرایش هدف ساخت ادواتی است که طی آن بتوان ارسال ٬انتشار و دریافت امواج الکترومغناطیسی از طریق یک کانال مخابراتی در فرستنده و گیرنده، ارتباط مخابراتی را بوجود آورد. به عبارت دیگر، می‌توان گفت مهندسین میدان به‌طور عمده با جنبهٔ فیزیکی چگونگی انتقال امواج حاوی اطلاعات، از نقطه‌ای به نقطهٔ دیگر روبه‌رو هستند. بدین ‌ترتیب مهندسی مخابرات میدان، رابطه زیادی با فیزیک کاربردی (در قسمت الکترومغناطیس) دارد.

گرایش سیستم:

در این گرایش مهندسان متمرکز بر ساخت سیستم­ های مخابراتی هستند و با المان ­های مداری و سطح پایین ارتباط کمتری خواهند داشت. در این گرایش هدف بر طراحی سیستم برای انتقال اطلاعات است و این کار به وسیله مدولاسیون های متفاوتی مکان پذیر است. در سطوح پایین تر نیز در این گرایش به طراحی سیستم های پردازشی سیگنال، فیلتر، ارتباطات نوری و ..... پرداخته می ­شود. یک مثال برای بیان فعالیت های این گرایش، طراحی فلیترهای مختلف است که می توانند امواج مزاحم شامل صوت یا پارازیت را از امواج اصلی تشخیص و آن ها را حذف کرده و تنها امواج اصلی را از آنتن دریافت کنند به فعالیت می پردازند. دانشجویان این گرایش نیازمند پایه ریاضی قوی هستند تا بتوانند فرایندها و قوانین حاکم بر سیستم را تحلیل بنماید.

گرایش مخابرات نوری:

در این گرایش هدف طرحی سیستم و لینک ­های مخابراتی در حوزه نوری است. در واقع تفاوت این نوع ارتباط با ارتباطات مرسوم این است که مسیر انتقال و ارسال و دریافت اطلاعات امواج نوری هستند. به همین علت ما به لینک های نوری، گیرنده  و فرستنده های نوری نیازمند هستیم. به همین علت نیاز به محاسبات و تحلیل های جدیدی در این حیطه وجود دارد که دانشجویان گرایش مخابرات نوری در طی تحصیل خود به این توانمندی دست می­ یابند.

مخابرات امن و رمز نگاری:

هدف از این گرایش، ایجاد امنیت و جلوگیری از نفوذ‌های غیر مجاز در سیستم مخابراتی است. امروزه با توجه به گسترش کاربردهای مبتنی بر فن ‌آوری اطلاعات که بر بستر شبکه‌ای کامپیوتری و اینترنت قرار می‌گیرد ضرورت وجود این رشته را شدیداً مورد توجه قرار داده است. از جمله مسایل مطرح در این گرایش میتوان به ایجاد امنیت در شبکه های مخابراتی، تضخیص و مقابله با نفود و تهدیدات سیستم ­های ارتباطی، امن کردن اطلاعات موجود بر بستر شبکه، و در پایان اعمال روش ­های ایمن سازی بر سیستم ­ها و مدیریت سیستم ­ها است.

شبکه های مخابراتی:

این گرایش به بررسی شبکه های مخابراتی و نحوه طراحی شبکه های مخابراتی و لینک های ارتباطی متمرکز است. هدف اصلی در این گرایش ایجاد ارتباطات چندگانه بین شبکه های مخابراتی و کامپیوتری و مسیریابی های مخابراتی و سووچینگ بین آن ها می باشد. همچنین یکی از بخش های مهم این شبکه ها، شبکه های بدون سیم است که امروزه اهمیت ویژه ای پیدا کرده اند.

مهندسی برق گرایش کنترل

اگر بخواهیم یک تعریف کلی از کنترل ارائه دهیم، می توانیم بگوییم که هدف این علم، کنترل متغیرهای اساسی سیستم که متغیرهای خروجی می تواند تنها بخشی از این متغیرها باشد بر مبنای برخی ملاک های مطلوب می باشد.

این ملاک ها می تواند شامل سرعت، زمان، مصرف سوخت و... باشد. به عنوان یک مثال ساده می ­توان کنترل زمان اوجگیری یک هواپیمای جنگنده را در نظر گرفت. زاویه پره ها، میزان سوخت تزریقی و سایر متغیرهای تاثیرگذار بایستی با روش های ریاضی محاسبه شده تا بتوان به خوبی این زمان را کاهش داد.

کنترل، در پیشرفت علوم دیگر نقش ارزنده ای را ایفا می کند. به طور کلی می توان گفت مهندسی کنترل حلقه اتصال میان مهندسی برق و رشته های دیگر می باشد. علاوه بر نقش کلیدی در فضاپیماها و هدایت موشک ها و هواپیماها، به صورت بخش اصلی و مهمی از فرآیندهای صنعتی و تولیدی نیز درآمده است.

به کمک این علم می توان به عملکرد بهینه سیستم های پویا، بهبود کیفیت و ارزان تر شدن فرآورد ههای تولیدی، گسترش میزان تولید، ماشینی کردن بسیاری از عملیات تکراری و خسته کننده دستی و نظایر آن دست یافت. هدف سیستم کنترل عبارت است از کنترل خروجی ها به روش معین به کمک ورودی ها از طریق اجزای سیستم کنترل که می تواند شامل اجزای الکتریکی، مکانیکی و شیمیایی به تناسب نوع سیستم کنترل باشد. یکی از مفاهیم پرکاربرد در این رشته، مفهوم پسخورد (فیدبک) می باشد. پسخورد در واقع اندازه گیری متغیرهای خروجی و استفاده از این متغیرهای اندازه گیری شده در اعمال ورودی به سیستم می باشد. با استفاده از سیستم ­های دارای پسخورد می توان بسیاری از فرآیندهای صنعتی را به صورت خودکار کنترل کرد. اتوماسیون صنعتی بخشی از رشته مهندسی کنترل می باشد که بر پایه سیستم­ های فیدبک­دار توانسته است صنعت مدرنی را پایه گذاری کند.

گفتنی است که گرایش کنترل دارای زیر بخش های متنوعی مانند کنترل خطی، کنترل غیرخطی، مقاوم، تطبیقی، دیجیتالی، فازی و غیره است.

مهندسی برق گرایش الکترونیک

مهندسی برق شاخه ی الکترونیک دارای گرایش ­های طراحی آنالوگ، مدارهای دیجیتال، ادوات میکرو و نانوالکترونیک است.

طراحی آنالوگ، گرایشی است که در گذشته نه چندان دور به عنوان نمادی برای یک مهندس الکترونیک بوده است. به گونه ای که وقتی نامی از مهندس الکترونیک برده می شد، مدارات الکترونیکی آنالوگ شامل سلف، خازن، مقاومت و تقویت کننده های عملیاتی در ذهن تداعی می شد. امروزه این شاخه از مهندسی الکترونیک با حفظ کاربری خود در طراحی مدارهای آنالوگ برای استفاده در وسایل خانگی، سیستم های ارتباطی و پروژه های عمدتاً تجاری به تدریج شاخص بودن خود را از دست می دهد. برتری ویژه ی سیستم های دیجیتال بر آنالوگ، امروزه باعث شده تمایل بسیاری برای طراحی بر پایه سیستم های دیجیتال به وجود آید و اگر این عصر را عصر دیجیتال بگوییم، سخنی به گزافه نگفته ایم. مهندس برق در شاخه ی الکترونیک دیجیتال در کنار مهندسین مخابرات در انجام پروژه های طراحی ، مخابراتی و پیاده سازی بهینه ی طرح های مخابراتی نقش عمده ای ایفا می کند. طراحی بردهای بردهای کنترلی با استفاده از میکروکنترلرهای عمومی یا خاص از جمله فعالیت هایی است که در تخصص این گرایش است. علاوه بر کاربردهای نظامی، با توجه به دیجیتالی شدن اکثر وسایلی که به صورت روزمره با آن ها سروکار داریم، نیاز ویژه ای در کشور به مهندسین توانا در این زمینه دیده می شود. گرایش ادوات میکرو – نانو الکترونیک از گرایش های نو ظهور است که بحث های آن در مرزهای دانش واقع است. بیشتر فعالیت ها در این زمینه در کشور جنبه ی تحقیقاتی دارد و از اهداف تاسیس چنین گرایشی در کشور نیز رشد علمی و پرورش نسلی از دانشمندان متخصص در زمینه ی تکنولوژی های نانو است. این گرایش در حال حاضر در برخی دانشگاه های مطرح کشور از جمله دانشگاه شریف و دانشگاه تهران ارائه می شود و فعالیت های تحقیقاتی آن به آزمایشگاه های موجود در این دانشگاه ها محدود است.

مهندسی برق شاخه ی الکترونیک دارای گرایش­ های طراحی مدارات مجتمع خطی، سیستم ­های الکترونیک دیجیتال، افزاره­ های میکرو و نانوالکترونیک است.

طراحی مدارات مجتمع خطی :

امروزه عمده ترین کاربردهای این گرایش مربوط به طراحی آی سی های فرکانس بالا، سنسورها و مدارات بسیار فشرده برای کاربردهای پزشکی است. معمولا دانشجوهایی که در دوره کارشناسی در دروس الکترونیک 1و2و3 موفق بوده اند می­ توانند به پیشرفت در این گرایش بسیار امیدوار باشند.

سیستم­های الکترونیک دیجیتال:

برتری ویژه سیستم های دیجیتال بر آنالوگ، امروزه باعث شده تمایل بسیاری برای طراحی بر پایه سیستم های دیجیتال به وجود آید و اگر این عصر را عصر دیجیتال بگوییم، سخنی به گزافه نگفته ایم. مهندس برق در شاخه ی الکترونیک دیجیتال در کنار مهندسین مخابرات در انجام پروژه های طراحی ، مخابراتی و پیاده سازی بهینه ی طرح های مخابراتی نقش عمده ای ایفا می کند. طراحی بردهای بردهای کنترلی با استفاده از میکروکنترلرهای عمومی یا خاص از جمله فعالیت هایی است که در تخصص این گرایش است. علاوه بر کاربردهای نظامی، با توجه به دیجیتالی شدن اکثر وسایلی که به صورت روزمره با آن ها سروکار داریم، نیاز ویژه ای در کشور به مهندسین توانا در این زمینه دیده می شود. دانشجویانی که در دوره کارشناسی درس­ هایی مانند میکروکنترلرها و یا مدارات فوق فشرده VLSI و یا برنامه نویسی VHDL توانمند بوده باشند، در این گرایش موفق خواهند بود.

افزاره­ های میکرو و نانوالکترونیک:

این گرایش یکی از گرایش های نو ظهور است که بحث های آن در مرزهای دانش واقع است. بیشتر فعالیت ها در این زمینه در کشور جنبه ی تحقیقاتی دارد و از اهداف تاسیس چنین گرایشی در کشور نیز رشد علمی و پرورش نسلی از دانشمندان متخصص در زمینه ی تکنولوژی های نانو است. و هدف اصلی آن طراحی افزاره ­هایی مانند ترانزیستورهایی با مشخصات خاص و یا سنسورهایی در تکنولوژی نانو و یا افزاره­های میکرومکانیکال MEMS، هستند. سوی دیگر این گرایش کاربرهای الکترونیک نوری و ساخت ادواتی برای طراحی های نوری هست مانند ترانزیستورهای نوری. این گرایش برای افرادی که در مقطع کارشناسی درس فیزیک الکترونیک را با علاقه بیشتری مطالعه کرده باشند، توصیه می­ گردد.

مهندسی برق گرایش قدرت

هدف اصلی مهندسی قدرت تولید برق در نیروگاه ها، انتقال نیرو از طریق خطوط انتقال و توزیع آن در شبکه های شهری و روستایی و در نهایت توزیع آن برای مصارف خانگی و کارخانجات است. بنابراین یک مهندس قدرت باید به روش های مختلف تولید برق، خطوط انتقال نیرو و سیستم های توزیع آشنا باشد.

این گرایش خود به چندین زیرگرایش تقسیم می شود.

در مبحث انتقال و توزیع، روش های مختلف انتقال برق اعم از کابل های هوایی و زیرزمینی، اصول مهندسی فشار قوی و حفاظت از سیستم های برقی و همچنین مدیریت شبکه و توزیع بهینه را مطالعه می کنند.

در مبحث حفاظت نیز انواع وسایل و تجهیزات حفاظتی که در مراحل مختلف تولید، توزیع، انتقال و مصرف انرژی،انسان ها و تاسیسات الکتریکی را در برابر حوادث مختلف محافظت می کنند.

 یکی دیگر از شاخه های قدرت نیز ماشین های الکتریکی است که شامل ژنراتورها، ترانسفورماتورها و موتورهای الکتریکی می شود که این شاخه از زمینه های مهم صنعتی و پژوهشی گرایش قدرت است.

و در آخر سیستم های قدرت که به بررسی تجزیه و تحلیل سیستم ها می پردازد. دانشجویان در این گرایش با انواع نیروگاه های آبی، گازی، سیکل ترکیبی و ... آشنا می شوند. 

ماشین‌ های الکتریکی ۳، بررسی سیستم ‌های قدرت ، حفاظت سیستم، رله و حفاظت، اصول مهندسی عایق و فشار قوی، تولید و نیروگاه، طراحی و توسعه شبکه و مدیریت توزیع از اصلی‌ترین دروس این گرایش می‌باشند و افرادی که در مقطع کارشناسی دروس زیر را مسلط بوده اند در این گرایش موفق خواهند بود

سیستم های قدرت:

 این گرایش به بررسی، تجزیه و تحلیل سیستم های قدرت می پردازد. دانشجویان در این گرایش با انواع نیروگاه های آبی، گازی، سیکل ترکیبی و ... آشنا می شوند. این گرایش به کلیه مسائل مرتبط با تولید، انتقال، توزیع و تبدیل انرژی الکتریکی به شکل قابل استفاده توسط مصرف ‎کنندگان، اختصاص دارد.

گرایش الکترونیک قدرت و ماشین های الکتریکی:

در این گرایش به طراحی و بهره‌برداری از تجهیزات الکترونیکی ویژه سیستم ‌های قدرت می‌ پردازد. این تجهیزات باید با ولتاژ و جریان‌ های بالا سازگار باشند. در زمینه ماشین های الکتریکی نیز طراحی ژنراتورها، ترانسفورماتورها و موتورهای الکتریکی ارایه می شود که این شاخه از زمینه های مهم صنعتی و پژوهشی گرایش قدرت است.

برنامه ریزی و مدیریت سیستم های انرژی:

پیشرفت سریع تکنولوژی و بکارگیری ادوات و سیستم های حساس کامپیوتری در تجهیزات صنعتی، نیاز به تأمین مطمئن، با کیفیت و قابل رقابت انرژی از یکطرف و استفاده از تولید‎های پراکنده و اتصال به شبکه ‎های فرامرزی از طرف دیگر،  سیستم های کلاسیک قدرت را با مسائل پیچیده جدیدی نظیر سیستم های جدید مدیریت در بازار برق، پایداری و امنیت شبکه به هم‎ پیوسته، برنامه ‎ریزی، بهره ‎برداری، کنترل بهینه شبکه، پایایی شبکه، کیفیت برق و برنامه‎ ریزی بهره برداری بر اساس برداشت اطلاعات بهنگام از تجهیزات فشار قوی، مواجه ساخته است .به منظور تأمین نیروی متخصص در زمینه‎ های مختلف سیستم های قدرت و انرژی، دانشجویان در این گرایش با مسائل مختلف بیان شده، آشنا می ‎گردند.

سامانه ­های برقی حمل و نقل:

در این گرایش به بررسی سامانه­ های حمل و نقل برقی مانند ماشین های برقی می ­پردازد. در این گرایش دانشجویان با اصول اولیه طراحی سامانه ­های برق برای حمل و نقل شهری و برون شهری آشنا شده و در مسیر طراحی یک سامانه بهینه گام برخواهند داشت.

مهندسی برق گرایش مهندسی پزشکی

کاربرد این گرایش در کشورمان در حال حاضر محدود است و امید می رود که در سال های آتی با گسترش صنایع، ساخت ادوات مهندسی پزشکی مانند لوازم بیمارستانی، آزمایشگاهی و توان بخشی زمینه ی کاری را بیش از پیش برای متخصصین این گرایش فراهم آورند. در حال حاضر مهندسین این گرایش بیشتر در زمینه نصب و پشتیبانی دستگاه های حساس بیمارستانی و آزمایشگاهی و نیز ساخت محدود ادوات توان-بخشی مشغول به کارند.

مهندسی برق گرایش مکاترونیک

مکاترونیک (یا مهندسی مکانیک و الکترونیک) تلفیق سه رشتهٔ مهندسی مکانیک، مهندسی الکترونیک و مهندسی کامپیوتر است. این رشته سعی بر آن دارد تا نگاهی یکپارچه به سیستم های تشکیل شده از اجزای مکانیکی -الکترونیکی - کنترلی و نرم افزار داشته باشد. واژهٔ مکاترونیک توجه را به علم مکانیک و الکترونیک جلب می کند. اما هدف مکاترونیک ایجاد و استفاده از ارتباط داخلیِ میان رشته های مهندسی مرتبط با اتوماسیون و خودکارسازی است، تا یک نمایه از کنترلِ پیشرفته را در سیستم های ترکیبی به خدمت بگیرد.

رشتهٔ مکاترونیک از سال 1383 در دانشگاه های ایران تشکیل شده است. مانند بسیاری از نقاط جهان، سرفصل های یکسانی در دانشگاه ها اجرا نمی شود و رشتهٔ مکاترونیک توسط اساتید مکانیک، و در برخی دانشگاه ها توسط اساتید برق، مدیریت می شوند. طبیعتا نوع نگاه به مواد درسی نیز با نگرش مدیر گروه های دانشگاه ها فرم میپذیرد. دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات و دانشگاه آزاد قزوین اولین دانشگاه های ایران هستند که رشتهٔ مکاترونیک را دایر کرده اند.