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。 也就是说，手机信号放大器通过低噪声放大器，下变频器，滤波器，中间放大器，上变频器和功率放大器，然后发送到基站。从而实现基站与移动台之间的双向通信。
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。
由于我国土地面积大，人口分散，通讯资源相对匮乏，因此，从根本上解决这些问题非常困难。毕竟，中国移动可以正式建立的基站资源是有限的，但是随着科学技术的不断发展，手机信号放大器已经成为更加成熟有效的解决方案，但是，家庭信号差和无法拨打电话的原因有很多，在不同情况下，现象是相同的，但是原因不同，手机信号放大器解决方案不是一种适合所有人的方法。 低电平单元信号差 室外街道信号良好，但室内信号较差，这是常见的情况，主要是因为周围的建筑物阻挡了基站信号。 农村和郊区的信号差 户外信号较弱，室内基本上没有信号。信号差的原因是农村和郊区的基站不够密集，有些地方离基站较远，导致信号较弱。 大型工厂和别墅信号不佳 室外街道信号良好，室内基本没有信号。信号差是因为别墅和工厂房间中的钢筋混凝土难以通过频率约为900Mhz的手机信号通过而被阻塞。