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；

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。

城市密集区

由于用户量大，基站数量较多，一般不存在大范围的信号盲区，手机信号放大器只是用于解决小范围区域的补盲以及建筑物内的信号覆盖。在光纤到楼尚未普及的情况下，需采用无线直放站。随着建筑物的增多，所需的直放站数量也会随之增加，就会出现一个基站配置多台直放站的情况。