Uma antena Wi-Fi dupla é um par de antenas idênticas num router sem fios ou num dispositivo equipado com Wi-Fi, destinado a eliminar o desvanecimento do sinal e os pontos mortos. As antenas Wi-Fi duplas operam sobre um princípio conhecido como diversidade de antenas, que oferece dois pontos de referência diferentes para a recepção ou transmissão do sinal (ou ambos) e utiliza o melhor. Todos estes sistemas operam com base no princípio da diversidade de antenas, que os engenheiros exploram há décadas em sistemas de comunicação de longa distância.
Quando um dispositivo Wi-Fi opera em um ambiente interno, as ondas eletromagnéticas (sinais de radiofrequência) refletem de vários objetos metálicos, como fios elétricos, vigas de aço e eletrodomésticos. O sinal que chega à extremidade receptora do circuito compreende, portanto, várias ondas componentes diferentes que raramente, se é que alguma vez, se reforçam perfeitamente umas às outras. Em certos pontos do espaço, os componentes se anulam efetivamente uns aos outros, produzindo pontos mortos. (Este efeito pode ocorrer mesmo que o router e o dispositivo do utilizador final estejam numa linha de visão directa, mas longe um do outro, porque os componentes do sinal reflectido existem inevitavelmente para além do sinal da linha de visão). Se ambos os dispositivos tiverem antenas únicas, o usuário pode sentir uma frustração considerável. Em casos graves, uma queda (e consequentemente uma conexão perdida) pode ocorrer mesmo que o usuário se mova por apenas alguns centímetros, ou muda o ângulo em que o dispositivo é mantido.
Uma antena dupla no roteador ou no dispositivo do usuário final oferece uma solução para o problema do desvanecimento do Wi-Fi, pontos mortos e quedas. Se uma das antenas cair em um ponto morto, o dispositivo pode mudar para a outra antena, o que muito provavelmente fornecerá um sinal utilizável. O sistema Wi-Fi monitora constantemente os sinais de ambas as antenas e utiliza automaticamente o mais forte das duas. Uma antena Wi-Fi dupla requer hardware adicional e integração em comparação com uma única antena, mas muitos usuários acham que a melhoria no desempenho justifica o aumento da complexidade e do custo.