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。
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。
在CDMA网络建设初期，由于基站数量较少，可以采用大功率的无线或光纤直放站。城市边缘地区，主要是解决信号覆盖问题。在已铺设光纤的地区采用输出功率为10W的光纤直放站。无光纤资源时，可利用无线直放站进行延伸覆盖。采用方向性好的施主天线提取较为纯净的源信号，输出功率为5W/10W，等同于基站的输出，达到较好的覆盖效果率。
信号放大器安装：一般安装在离地2米以上，设备安装的位置和室内外天线的距离要采用短距离的走线方式（线路越长信号衰减就越大）以达到的效果。
采用75Ω的线材线让主机与线材不匹配会让驻波增加产生更多干扰问题，因此线材的选用要根据行业有所区分。