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。
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。但直放站的引入必然对基站产生干扰，干扰会随着直放站数量的增多而加大，特别是大功率直放站的引入，会使系统干扰明显加剧。因此，在城市密集区应当采用小功率（1W以下）直放站。
郊区、乡村
郊区、乡村主要是解决覆盖问题。在铺设光纤的地区采用大功率光纤直放站（10W/20W）扩大覆盖范围。对于无光纤资源但又能收到基站信号的地区，可采用无线直放站解决覆盖问题。特殊情况下，还可采用移频直放站来增加覆盖距离
如果大功率的设备，如5W(37dBm)以上的主机也可能有较大的辐射。 一般手机信号增强器输出功率都在200mW(23dBm)以内。到达天线后的一般为5mW(7dBm)以内。经过其它损耗安装手机信号增强器后室内的信号一般在-50dBm到-75dBm左右。室外好的信号一般在-40dBm到-75dBm左右。 手机通话的时候，GSM手机在信号弱的环境中通话，辐射功率坏可以达到1W(30dBm)。安装放大器信号变好后手机通话的辐射功率大约为10mW(10dBm)左右。也可以说在差信号环境中安装小功率放大器后，手机在通话的时候是减少了辐射。