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。
手機信號放大器（手機信號增強器、微型直放站、手機信號伴侶、手機信號接入器、手機信號導入器），由于我國移動通信事業的飛速發展，移動通信用戶也隨之不斷增加，以至蜂窩規劃越來越小，基站位置越來越低；另一方面，隨著城市建設的發展，高層建筑不斷涌現，基于無線傳播的陰影效應，在這些高層建筑的背后或中間層會形成移動通信的信號盲區。此外，蜂窩移動通信基站在建造過程中，因為要避免鄰近小區的干擾，其天線輻射場方向圖主瓣有較大下傾角，以至高層建筑中上部一般不能有效接收信號。還有，由于建筑物等對電磁波的屏蔽效應，使得隧道、地鐵、地下商城、娛樂城、停車場以及酒店、寫字樓等一些封閉的大型建筑物內也無法正常接收移動通信信號。
由于我國土地面積大，人口分散，通訊資源相對匱乏。因此要從根本上解決這類問題非常困難，畢竟中國移動官方可設立的基站資源有限。但隨著科學技術的不斷發展，手機信號放大器已經成為一種較為成熟有效的解決方案。但是造成家里信號不好，打不通電話的原因有很多種，不同情況的現象一樣，但是原因不一樣，要解決也不是一刀切的。
底層小區信號差
室外街道有較好的信號，室內信號較差，這個是一般的情況，主要是周邊的建筑把基站的信號擋住了造成的。
農村、郊區信號差
室外有微弱信號，室內基本沒有信號，信號差是由于農村、郊區基站不夠密集，有些地方距離基站較遠，造成了信號微弱。
大型廠房、別墅信號差
室外街道有較好信號，室內基本沒有信號，信號差是由于別墅、廠房的房間里面的鋼筋混凝土很難被900Mhz左右頻率的手機信號穿過，被擋住了 [2] 。
高層信號差
高層的手機信號差的原因和以上幾點都不同，其實高層的手機信號并不差，那為什么會仍然打不通電話呢？主要是因為高層可以接收到附近好幾個基站傳過來的信號，然而因為沒有阻擋，所以信號強度也差不多，于是手機就會在幾個基站之間頻繁地切換，這就是所謂的“乒乓效應”； [1] 另外，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”。據介紹，乒乓效應和孤島效應是移動通信的難題，解決辦法也跟上述情況不同
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。
