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。
手機信號放大器相信很多人都有遇到過手機無信號的情況，尤其是在地下車庫，人多擁擠的地鐵里，工廠廠房，隧道里等這些面積大或里程長的場所手機無信號的情況就更加普遍了，這種面積大范圍廣的場所，要解決手機無信號問題，不是簡單地的買套放大器就可以解決的，這是需要專業的技術人員，根據現場的復雜地形環境實情詳細分析，再做出相應解決方案的，并且要專業的施工團隊來安裝，才能啟起到安裝后讓機子發揮功能的效果。我們把這種安裝相對復雜，需要覆蓋面積比較大的手機信號覆蓋工作，可以稱為手機信號覆蓋工程。
信號放大器是一種微型中繼器，也叫手機信號放大器，也叫手機伴侶。從它的名字我們知道信號放大器的功能是放大信號。有許多類型的信號放大器，如電視信號放大器、無線電放大器等。所有接收器內部都有信號放大器。放大手機信號的特殊放大器被稱為手機信號放大器。放大器用于放大手機信號，主要用于解決室內手機信號的盲區問題。
根據手機信號放大器系列產品的特點和移動通信網絡的需求，不同的地理環境及應用場合，系統的解決方案是不同的，這需要認真分析，區別對待。對于無線直放站來說，信號的隔離顯得尤為重要。 手機信號放大器是從空間接收信號，勢必要求空間信號盡可能純凈；而在基站較為密集區域，分離不同基站或扇區信號的難度將大大增加，容易使手機信號放大器增加對基站干擾。