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。
信号放大器是一种微型中继器，也叫手机信号放大器，也叫手机伴侣。从它的名字我们知道信号放大器的功能是放大信号。有许多类型的信号放大器，如电视信号放大器、无线电放大器等。所有接收器内部都有信号放大器。放大手机信号的特殊放大器被称为手机信号放大器。放大器用于放大手机信号，主要用于解决室内手机信号的盲区问题。
信号不好时，手机用户往往会拿着手机按照手机上面的信号指示到处找信号，这是很有效的办法，但是很不方便，因为信号比较好的位置不一定是手机使用者能够常呆的地方。所以，选一付高增益天线，架设到信号更好的地方，然后将天线用射频同轴电缆连接到手机使用者常用地并连接手机，这样，在没有信号的地方使用手机就成为可能的了。
手机信号放大器还有很多其他的名字，比如手机信号增强器、手机信号接入器、手机信号导入器等等，这些名字不同，但作用其实是一样的。我国是一个人口大国，同样是面积大国，所以我国通信事业所要面临的难题是国土面积大、人口比较分散、通讯技术欠缺。所以想根本上解决信号不稳定的问题是比较困难的，中国移动联通电信不可能设立太多的信号基站，所以上网的信号就差，但是有了手机信号放大器，这些问题就能迎刃而解。