수신기는 업링크 신호를 송신주파수로 변환 후 일정의 출력 레벨까지 증폭한다. 입력파장 분할기는 변환된 업링크 신호를 주파수 분할 후 각 채널로 보낸다. 드라이버 증폭기는 각 채널 신호를 고출력 증폭기 요구 레벨까지 증폭해 중계기 각 채널 이득 제어, 가변감쇠 등을 한다. 고출력 증폭기는 각 채널 신호를 증폭해 중계기의 각 채널의 요구 출력전력을 얻는다. 출력파장 합성기는 이를 초저손실로 합성해 안테나로 출력한다. 중계기는 단일변환 방식이 많지만 이중변환 방식과 다중빔 중계기를 이용할 수도 있다.
수신기는 업링크 신호를 저잡음 증폭하여 송신주파수(혹은 중간주파수)로 주파수 변환한 후 일정의 출력 레벨까지 증폭하는 기능을 지니고 있다. 다수의 업링크 신호를 공동 증폭함으로써 혼변조를 낮출 필요가 있다. 
입력파장 분할기는 주파수 변환된 업링크 신호를 각 채널로 주파수 분할하는 것으로 각 채널의 대역폭을 가능한 한 광대역으로 유지하고 인접 채널의 간섭을 최소화하기 위해 필터를 사용하고 있다.
드라이버 증폭기(혹은 송신주파수 변환기)는 분파된 각 채널 신호를 고출력 증폭기에서 요구하는 레벨까지 증폭하는 동시에 중계기의 각 채널 이득을 제어하며, 가변감쇠 기능과 자동이득제어 기능을 가지고 있다. 
고출력 증폭기는 각 채널의 신호를 증폭하여 중계기의 각 채널에서 요구되는 출력전력을 얻는 것으로 진행파관 증폭기(Travelling Wave Tube Amplifier.TWTA)나 반도체 소자인 GaAs FET(Field-Effect Transistor)를 이용한 고체 전력증폭기(Solid-State Power Amplifier:SSPA)가 이용된다. TWTA는 SSPA에 비해 전력 효율이 양호하고, 높은 전력이 얻어진다. 출력파장 합성기는 각 채널의 고출력 증폭기 출력전력을 초저손실로 합성하여 안테나로 출력하는 기능을 수행한다.
이러한 형태의 중계기는 일반적으로 단일변환(single conversion) 방식이라고 하며, 대부분의 위성이 이러한 방식을 이용하고 있다. 이외에 중간주파수 신호로 변환하여 송신주파수 변환기로 다운링크된 신호를 다시 주파수 변환하는 이중변환(double conversion) 방식도 이용되고 있다. 최근에는 다수의 주파수대의 중계기를 탑재하는 것 뿐만 아니라 동일 주파수대를 이용한 다수 스폿빔으로 지상에 조사하여 위성의 EIRP(실효전력)를 향상시켜 빔간 접속을 위성에서 행하는 다중빔(multi-beam) 중계기도 이용되고 있다.