
四重電信は、1本の電線で同時に合計4つの別々の信号を送受信できる電気電信の一種です(各方向に2つの信号)。 [ 1 ]四重電信は、多重化の一種を実現しています。
この技術はトーマス・エジソンによって発明され、彼は1874年にアトランティック・アンド・パシフィック・テレグラフ社のオーナーであるジェイ・グールドに3万ドル( 2025年換算で85万4000ドル)で権利を売却した。エジソンは以前、クアドラプレックスの売却でウェスタン・ユニオンに断られていた。これは重大な間違いだったことが判明した。ジェイ・グールドはクアドラプレックスを使ってウェスタン・ユニオンに価格競争を仕掛け、同社の株を空売りした。コーネリアス・ヴァンダービルトはウェスタン・ユニオンの筆頭株主であり、ジェイ・グールドの行動の矢面に立たされた。ヴァンダービルトはこの騒動の最中に亡くなり、息子のウィリアムが経営を引き継いだ。 ウィリアム・ヴァンダービルトは父親と同様、ジェイ・グールドには敵わず、すぐに屈服した。料金戦争を止めるため、ウェスタンユニオンはアトランティックパシフィック(およびジェイ・グールドからクアドラプレックスの権利)を500万ドル(2025年換算で1億4200万ドルに相当)で買収した。
同じ電線上で2つの信号を同時に反対方向に送信するという問題は、以前にユリウス・ヴィルヘルム・ギントルによって解決され、 JB・スターンズによって商業的に実現可能なレベルに改良されていた。エジソンは、それぞれの方向で送信できる信号を2倍にする機能を追加した。
この方式は、エジソンが以前に発明したダイプレックス(同一方向への2つの信号の多重化)と、スターンズ式デュプレックス(同時双方向通信)を組み合わせたものである。いずれの場合も、巧妙な仕掛けが用いられている。
電信は単線を使用するため、電流は両端(ローカル側とリモート側)の信号(ノイズ発生源)リレーを流れる必要があります。デュプレックス方式では、キーが押されたときにローカル信号リレーがカチッと音を立てないようにし、リモート側が押されたときに音を立てるようにすることが課題となります。これは、リレーを2つのソレノイド巻線に分割し、ローカルキーの励磁電圧をこれらの巻線の中間点に供給することで実現されます。そのため、ローカルキーが押されると、電流は2つの方向に均等に分割されます。一方の電流はリレーコイルを通過し、整合終端負荷に流れます。整合終端負荷とリレーコイルは、受信側で同一の構成に整合されており、2つのソレノイドコイル間の電流が可能な限り均等になるようにします。もう一方の電流は、ワイヤを通ってリモートリレー(多くの場合、リモート信号リレーを切り替える)とその終端負荷に送られます。ソレノイド間のY字型接合部に流れる電流は、2つのローカルソレノイドで逆方向に流れるため、正味の磁場は発生せず、ローカルリレーは作動しません。遠隔側では、送信された電流は両方のソレノイドを同じ方向に流れ、終端負荷へと流れます。両方のソレノイドで電流が同じ方向に流れるため、このローカルキーによって遠隔信号リレーが作動します。
ダイプレックスでは、別のトリックが使われます。2 つのメッセージを同時に送信するために、2 つの独立したローカル電信キーがあります。これらは、一方のバッテリーの極性が反転するように配置されています。まず、克服すべき課題に注目してください。上記のデュプレックスソレノイドでは、電流がどちらの方向に流れているかを判別できません。ソレノイドの磁場は反対方向になりますが、鉄棒に誘導された強磁性体はどちらの方向にも引き付けられ、電流の流れの方向に関係なく信号リレーが閉じます。解決策は、鉄を永久磁石に置き換え、リレースイッチを二極スイッチに置き換えることです。これで、永久磁石が磁場の方向を感知し、押したり引いたりします。永久磁石の北が反発されると、スイッチは一方の極に閉じ、永久磁石の南が反発されると、スイッチはもう一方の極に閉じます。実用性を高めるため、エジソンは、電流反転時にスイッチが不確定になったり、ちらついたりしないようにヒステリシスを持たせ、分離された信号を適切な音響発生器に送信するために、追加のリレーが必要であることを発見した。
現代のエンジニアにとっては概念的には基本的なことだが、多重化は特許に値する画期的な技術であり、電信業界にとって大きな経済的利益をもたらしたことを理解する必要がある。なぜなら、課題とコストの大部分は、局間の長い電線にあったからだ。この種の極性に基づく二重化は、LEDパネルでよく使われる現代のいわゆる「チャーリープレキシング」に似ている。LEDのダイオード特性により、接地された2つの異なる(赤または緑)LEDを、電圧の極性に応じて同じ電線で制御できる。エジソンとスターンズは、当時の限られた電子部品で作業していたのだ。
スターンの革新的な点は、終端負荷にコンデンサを使用することだった。これがないと、リアクタンスのある長い電線のインピーダンス不整合によってローカルリレーの2つの部分の電流が平衡せず、リレーが作動してしまうため、伝送距離は短距離に限られていた。単純なオーム回路ではなく、伝送線路のインピーダンス整合という概念は当初は理解されていなかったため、これは画期的なアイデアだった。当時、コンデンサの製造が困難だったことを考えると、これは重要な技術的進歩だったと言える。
エジソンの革新は、(まだ発明されていなかったダイオードの代わりに)極性永久磁石リレーを使用したことと、電流反転の不確定状態を回避するために有用なヒステリシスを追加する補助リレーロジックを使用したこと(高価なコンデンサが不要になった)である。エジソンが開発したダイプレックスとデュプレックスを組み合わせる方法は、クワッドプレックスを可能にした。