手机信号放大器的基本原理是：利用前向天线（施主天线）将基站下行信号接收到直放站，通过低噪声放大器放大有用信号，抑制信号中的噪声信号，提高信噪比。

然后经下变频转换为中频信号，经滤波器滤波，中频放大，频移上变频转换为射频，功率放大器放大，后向天线（重传天线）发送到移动台。

同时，后向天线用于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：经过低噪声放大器、下变频器、滤波器、中间放大器、上变频器和功率放大器后，发送到基站。从而实现基站与移动台之间的双向通信。

光纤直放站是借助光纤进行信号传输的直放站，利用光纤传输损耗小、布线方便，适合远距离传输的特点。可解决收不到基站信号的村镇、旅游区、公路等，以及可解决大型及超大型建筑物内的信号覆盖。用于要求较高的大型高层区域建筑物(群)、小区等场合。

随着我国移动通讯事业的飞速发展，移动通讯的用户量正不断地增加，以至于蜂窝规划越来越小，基站位置越来越低。另一方面，随着城市建设的高层化，高层建筑正不断涌现，由于无线传播的阴影效应，在这些高层建筑的背后或中间常形成移动通讯信号的盲区或弱区。另外蜂窝移动基站在建造过程中，由于考虑到临近小区的干扰问题，其天线辐射场方向图的主瓣有较大的下倾角，以至于高层建筑的中上部一般不能有效接收到信号，此外，由于建筑物等对电磁波的屏蔽效应，使得隧道、地铁、地下商城、娱乐 城、停车场以及酒店、写字楼等一些封闭的大型建筑物内也无法正常接收到移动通讯信号。

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。

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。