手机信号放大器的出现是由于中国移动通信产业的快速发展，移动通信用户也持续增长，甚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，将在这些高层建筑物的后面或中间形成移动通信的信号死区。这边是手机信号放大器的市场。 另外，在蜂窝移动通信基站的建造过程中，为避免受到相邻小区的干扰，其天线辐射场方向图的主瓣具有大的下倾角，因此高层建筑物的上部通常不能接收信号。这是手机信号放大器便派上用场了。 此外，由于建筑物对电磁波的屏蔽作用，在一些封闭的大型建筑物中，例如隧道，地铁，地下购物中心，停车场，旅馆和办公楼中，不能正常接收移动通信信号。
手机信号放大器由天线，射频双工器，低噪声放大器，混频器，ESC衰减器，滤波器，功率放大器和其他组成向上或向下放大链路的模块组成。手机信号放大器工作的基本原理是：使用前向天线将基站的下行链路信号接收到中继器中，通过低噪声放大器放大有用信号，抑制信号中的噪声信号，并改善信号质量和信噪比（S / N）; 然后下变频为中频信号，经滤波器滤波，经手机信号放大器的中频放大，然后上移并上变频为射频，由功率放大器放大，然后从后向天线传输到移动电话站; 同时，使用后向天线接收移动台的上行信号，由上行放大链路沿相反的路径进行处理。 也就是说，手机信号放大器通过低噪声放大器，下变频器，滤波器，中间放大器，上变频器和功率放大器，然后发送到基站。从而实现基站与移动台之间的双向通信。
所谓的手机信号放大器并不意味着通过将此类设备安装在适当的位置可以改善通信效果，它通过放大而不能改善移动电话信号的信号质量。信号质量在较大程度上取决于信噪比，通过手机信号放大器是不能改善信噪比指标的，因为在手机信号放大器放大有用信号的同时，噪声信号也以相同的方式放大。
有两种方法可以改善信号质量。一种是主要的，其作用是使天线在空中获得的信号能量化，另一种是次要的，即尽可能降低系统噪声。降低系统噪声的重要性之所以如此，是因为降低系统噪声非常困难且不切实际。因此，提高信号质量的比较有效方法是尝试增加天线的输出，这样才能使手机信号放大器发挥更大的作用。