Deve funcionar. As três antenas oferecem diversidade e permitem a multiplexação espacial. Você não obterá a taxa total da qual o roteador é capaz, pois não será possível multiplexar o link entre os dois roteadores, mas você deve ter conectividade ativa.
Apenas seja avisado - alguns roteadores têm uma antena somente de recepção. Você não pode substituir esse com uma antena direcional. Então, se não funcionar, tente um conector de antena diferente.