Una doppia antenna Wi-Fi è una coppia di antenne identiche su un router wireless o un dispositivo dotato di Wi-Fi, destinate a eliminare lo sbiadimento del segnale e i punti morti. Le doppie antenne Wi-Fi funzionano secondo un principio noto come diversità di antenna, che offre due diversi punti di riferimento per la ricezione o la trasmissione del segnale (o entrambi) e utilizza quello migliore. Questi sistemi funzionano tutti in base al principio della diversità dell'antenna, che gli ingegneri hanno sfruttato per decenni nei sistemi di comunicazione a lunga distanza.
Quando un dispositivo Wi-Fi funziona in un ambiente interno, le onde elettromagnetiche (segnali a radiofrequenza) vengono riflesse da vari oggetti metallici come cavi elettrici, travi di acciaio ed elettrodomestici. Il segnale che arriva all'estremità ricevente del circuito comprende quindi più onde componenti differenti che raramente, se non mai, si rafforzano perfettamente a vicenda. In certi punti dello spazio, i componenti si annullano a vicenda, producendo punti morti. (Questo effetto può verificarsi anche se il router e il dispositivo dell'utente finale si trovano su una linea di vista diretta ma lontani l'uno dall'altro, poiché inevitabilmente esistono componenti del segnale riflesso oltre al segnale della linea di vista.) Se entrambi i dispositivi avere singole antenne, l'utente può provare una notevole frustrazione. Nei casi più gravi, può verificarsi un drop-out (e di conseguenza una connessione persa) anche se l'utente si sposta di pochi centimetri o cambia l'angolo in cui viene tenuto il dispositivo.
Una doppia antenna sul router o sul dispositivo dell'utente finale offre una soluzione al problema di dissolvenza Wi-Fi, punti morti e interruzioni. Se una delle antenne cade in un punto morto, il dispositivo può passare all'altra antenna, che molto probabilmente fornirà un segnale utilizzabile. Il sistema Wi-Fi monitora costantemente i segnali di entrambe le antenne e utilizza automaticamente la più forte delle due. Una doppia antenna Wi-Fi richiede hardware e integrazione aggiuntivi rispetto a una singola antenna, ma molti utenti ritengono che il miglioramento delle prestazioni giustifichi l'aumento della complessità e dei costi.