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。
手機還有可能會收到非相鄰的基站的信號，由于手機只能在相鄰的基站間進行切換，就會造成其實有一個更好信號的基站的信號手機收的到卻由于不相鄰無法切換過去，造成所謂的“孤島效應”。
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。
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。
