手機信號放大器(專業名：直放站)由天線、射頻雙工器、低噪聲放大器、混頻器、電調衰減器、濾波器、功率放大器等元器件或模塊組成上、下行放大鏈路。其工作的基本原理是：用前向天線（施主天線）將基站的下行信號接收進直放機，通過低噪放大器將有用信號放大，抑制信號中的噪聲信號，提高信噪比（S/N）；再經下變頻至中頻信號，經濾波器濾波，中頻放大，再移頻上變頻至射頻，經功率放大器放大，由后向天線（重發天線）發射到移動臺；同時利用后向天線接收移動臺上行信號，沿相反的路徑由上行放大鏈路處理：即經過低噪放大器、下變頻器、濾波器、中放、上變頻器、功率放大器再發射到基站。從而達到基站與移動臺的雙向通信
城市密集區
由于用戶量大，基站數量較多，一般不存在大范圍的信號盲區，手機信號放大器只是用于解決小范圍區域的補盲以及建筑物內的信號覆蓋。在光纖到樓尚未普及的情況下，需采用無線直放站。隨著建筑物的增多，所需的直放站數量也會隨之增加，就會出現一個基站配置多臺直放站的情況。但直放站的引入必然對基站產生干擾，干擾會隨著直放站數量的增多而加大，特別是大功率直放站的引入，會使系統干擾明顯加劇。因此，在城市密集區應當采用小功率（1W以下）直放站。
城市邊緣
在CDMA網絡建設初期，由于基站數量較少，可以采用大功率的無線或光纖直放站。城市邊緣地區，主要是解決信號覆蓋問題。在已鋪設光纖的地區采用輸出功率為10W的光纖直放站。無光纖資源時，可利用無線直放站進行延伸覆蓋。采用方向性好的施主天線提取較為純凈的源信號，輸出功率為5W/10W，等同于基站的輸出，達到較好的覆蓋效果率。
郊區、鄉村
郊區、鄉村主要是解決覆蓋問題。在鋪設光纖的地區采用大功率光纖直放站（10W/20W）擴大覆蓋范圍。對于無光纖資源但又能收到基站信號的地區，可采用無線直放站解決覆蓋問題。特殊情況下，還可采用移頻直放站來增加覆蓋距離
手機信號放大器與基站比較：
覆蓋面積
同等覆蓋面積時，使用手機信號放大器投資較低，更為經濟
覆蓋靈活性
一個基站基本上是圓形覆蓋，多個手機信號放大器可以組織成多種覆蓋形式。如“一”字型排開，可以覆蓋十幾至幾十公里的路段。也可以組織成“L”型、“N”型和“M”型覆蓋，特別適合于山區組網。
投資效益
在組網初期，由于用戶較少，投資效益較差，可以用一部分手機信號放大器代替基站。用戶發展起來后現更換為基站，替換下來的手機信號放大器再進一步放置在更邊緣的地區，這樣一步步地滾動發展。
建網迅速
由于不需要土建和傳輸電路的施工，建網迅速。
