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。
手机信号放大器又叫微型直放站，也叫手机伴侣。信号增强器从其名称我们就知道其功能是放大信号。专门放大手机信号的放大器叫手机信号增强器，增强器用于放大手机信号，主要用于解决室内手机信号盲区问题。手机信号放大器的安装使用要注意以下几个问题:
选择型号。手机信号放大器主要根据信号覆盖面积和建筑物的结构选择型号。信号太弱，覆盖不全，信号太强，对室外信号有干扰
第二布置天线。室外采用定向八木天线，天线的方向尽量可以指向移动公司的发射基站，以达到的接收效果，室内可采用全向天线，安装高度为2-3米，天线的安装数量和位置与室内面积和室内的结构有关，一室内无阻挡范围300平米以下只需安装1个天线，范围300-500平米需装2个天线，范围500-800平米需装3个天线。此外，安装时室内天线发出的信号不能让室外天线接收到，不然会产生自激。
信号放大器是一种用于弥补移动电话网络中基站覆盖范围不足，扩大基站覆盖范围、填充覆盖范围“盲区”的一种极有效的设备，适用于偏远山区、住宅小区、地下室、商场、停车场、酒店、电梯间、家庭、写字楼等室内移动手机信号放大，因高山阻挡或建筑物带来的弱信号时无法正常通话有明显的改善作用，是解决移动电话信号“盲区”经济有效的方法，它可以让你的移动电话通畅无阻。
伴随着通讯技术的不断发展，如今的通信技术所能达到的网络覆盖范围正在不断扩大，许多农村偏僻的地区都逐渐开始覆盖网络信息，由于通信本身是依托于电磁波来进行传播的，因而环境会因为一些建筑的阻隔，导致无法接收到有效信号，许多场所依旧存在手机无法使用的情况，譬如：商场、地下室、娱乐圈等场所，所以常常会应用到手机信号放大器来达到信号增强的目的。
再详谈信号的稳定性问题，电磁波具有波粒二象性，即具有波特性的绕射力和具有粒子特性的穿透力。理论情况下电磁波的穿透力是根据频率呈递增，但是考虑到钢筋混凝土结构的墙壁，从远处基站发出的高频电磁波会受到更大程度上的衰减，所以当我们处于建筑物遮挡时主要考虑的是电磁波的波特性即绕射力，波长越长它的衍射能力就越强也就是绕过阻挡物的能力越来越强。
2G-3G-4G频率呈递增，所以波长呈递减状态，所以在面对一个建筑物时2G信号比3G和4G的绕射能力都要强。这也就是为什么我们在一些建筑物内没有4G或4G很差，但是2G通话质量却不受影响的原因。