本发明公开了一种基于多目标代理模型的介质加载型轨道角动量天线阵列的设计方法，该方法首先通过拉丁超立方技术对输入变量进行采样，导入全波仿真对其响应数据进行收集；然后利用K‑Means聚类算法将天线性能相似的样本划分到同一类别，将各子空间样本送到相应的子网络，学习它们的共性，从而产生基于它们的高性能结构，多个子网络并联构成整个模型框架，提高了整个网络系统的学习速度；整个代理模型在建立过程中必须经过遗传算法的多次迭代和全波分析校准，实现对部分子网络模型的微调。本发明主要考虑相邻天线单元之间互耦效用，忽略非相邻天线单元之间的影响，实现天线阵列S矩阵的简化，可以减少训练集的大小，节约计算时间。