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。
手机信号放大器（手机信号增强器、微型直放站、手机信号伴侣、手机信号接入器、手机信号导入器），由于我国移动通信事业的飞速发展，移动通信用户也随之不断增加，以至蜂窝规划越来越小，基站位置越来越低；另一方面，随着城市建设的发展，高层建筑不断涌现，基于无线传播的阴影效应，在这些高层建筑的背后或中间层会形成移动通信的信号盲区。此外，蜂窝移动通信基站在建造过程中，因为要避免邻近小区的干扰，其天线辐射场方向图主瓣有较大下倾角，以至高层建筑中上部一般不能有效接收信号。还有，由于建筑物等对电磁波的屏蔽效应，使得隧道、地铁、地下商城、娱乐城、停车场以及酒店、写字楼等一些封闭的大型建筑物内也无法正常接收移动通信信号。
由于我国土地面积大，人口分散，通讯资源相对匮乏。因此要从根本上解决这类问题非常困难，毕竟中国移动官方可设立的基站资源有限。但随着科学技术的不断发展，手机信号放大器已经成为一种较为成熟有效的解决方案。但是造成家里信号不好，打不通电话的原因有很多种，不同情况的现象一样，但是原因不一样，要解决也不是一刀切的。
底层小区信号差
室外街道有较好的信号，室内信号较差，这个是一般的情况，主要是周边的建筑把基站的信号挡住了造成的。
农村、郊区信号差
室外有微弱信号，室内基本没有信号，信号差是由于农村、郊区基站不够密集，有些地方距离基站较远，造成了信号微弱。
大型厂房、别墅信号差
室外街道有较好信号，室内基本没有信号，信号差是由于别墅、厂房的房间里面的钢筋混凝土很难被900Mhz左右频率的手机信号穿过，被挡住了 [2] 。
高层信号差
高层的手机信号差的原因和以上几点都不同，其实高层的手机信号并不差，那为什么会仍然打不通电话呢？主要是因为高层可以接收到附近好几个基站传过来的信号，然而因为没有阻挡，所以信号强度也差不多，于是手机就会在几个基站之间频繁地切换，这就是所谓的“乒乓效应”； [1] 另外，手机还有可能会收到非相邻的基站的信号，由于手机只能在相邻的基站间进行切换，就会造成其实有一个更好信号的基站的信号手机收的到却由于不相邻无法切换过去，造成所谓的“孤岛效应”。据介绍，乒乓效应和孤岛效应是移动通信的难题，解决办法也跟上述情况不同
手机信号放大器与基站比较：
覆盖面积
同等覆盖面积时，使用手机信号放大器投资较低，更为经济
覆盖灵活性
一个基站基本上是圆形覆盖，多个手机信号放大器可以组织成多种覆盖形式。如“一”字型排开，可以覆盖十几至几十公里的路段。也可以组织成“L”型、“N”型和“M”型覆盖，特别适合于山区组网。
投资效益
在组网初期，由于用户较少，投资效益较差，可以用一部分手机信号放大器代替基站。用户发展起来后现更换为基站，替换下来的手机信号放大器再进一步放置在更边缘的地区，这样一步步地滚动发展。
建网迅速
由于不需要土建和传输电路的施工，建网迅速。