直放站（Repeaters）的工作原理主要涉及信號的接收、放大、處理和轉發。具體來說，直放站通過天線接收基站發出的下行信號，這些信號隨後被低噪聲放大器（LNA）放大，以抑制信號中的噪聲並提高信噪比（S/N）。放大後的信號經過下變頻器降至中頻，然後通過濾波器去除不必要的噪聲和雜波，再經過中頻放大器增強。之後，信號通過上變頻器移頻並放大至射頻，最後由功率放大器放大並通過天線轉發給移動台。
在上行鏈路中，直放站接收移動台發出的信號，這些信號首先經過低噪放大器放大，然後經過下變頻、濾波、上變頻處理，最後再次通過功率放大器放大並通過天線傳送回基站，實現雙向通信。
直放站的主要組成部分包括信號接收處理模組、信號放大處理模組和功率放大輸出模組。信號放大處理模組通常包括低噪聲放大器、中頻放大器和射頻轉換器等部分，而功率放大輸出模組則負責將信號放大並輸出。
此外，直放站還具有防護功能，能有效保護無線電設備免受外部干擾導致的信號中斷。