手机信号放大器(专业名：直放站)由天线、射频双工器、低噪声放大器、混频器、电调衰减器、滤波器、功率放大器等元器件或模块组成上、下行放大链路。其工作的基本原理是：用前向天线（施主天线）将基站的下行信号接收进直放机，通过低噪放大器将有用信号放大，抑制信号中的噪声信号，提高信噪比（S/N）；再经下变频至中频信号，经滤波器滤波，中频放大，再移频上变频至射频，经功率放大器放大，由后向天线（重发天线）发射到移动台；同时利用后向天线接收移动台上行信号，沿相反的路径由上行放大链路处理：即经过低噪放大器、下变频器、滤波器、中放、上变频器、功率放大器再发射到基站。从而达到基站与移动台的双向通信。
根据手机信号放大器系列产品的特点和移动通信网络的需求，不同的地理环境及应用场合，系统的解决方案是不同的，这需要认真分析，区别对待。对于无线直放站来说，信号的隔离显得尤为重要。 手机信号放大器是从空间接收信号，势必要求空间信号尽可能纯净；而在基站较为密集区域，分离不同基站或扇区信号的难度将大大增加，容易使手机信号放大器增加对基站干扰。
大家都知道手机信号就是通过电磁波的发射、传播和接收去建立通信关系的，但是有于城市的建设和发展与日俱增，有了许多高层的建筑物，这些建筑物会进行信号的阻隔，在一些比较高大的建筑物的背面、 地下室内设置的商场、 餐厅 、娱乐场所、地铁站场所，都会因为信号被阻隔所以不能用手机上网或者打电话，因此造成了许多麻烦，但是手机信号放大器能够轻松解决。
手机信号放大器还有很多其他的名字，比如手机信号增强器、手机信号接入器、手机信号导入器等等，这些名字不同，但作用其实是一样的。我国是一个人口大国，同样是面积大国，所以我国通信事业所要面临的难题是国土面积大、人口比较分散、通讯技术欠缺。所以想根本上解决信号不稳定的问题是比较困难的，中国移动联通电信不可能设立太多的信号基站，所以上网的信号就差，但是有了手机信号放大器，这些问题就能迎刃而解。