If you smiled back at him, he might have misunderstood that you liked him.
ご質問ありがとうございます。
「(彼が)〜だと勘違いしたかもしれない」というのは、He might have misunderstood that ... を使って表現することができます。
If you smiled back at him, he might have misunderstood that you liked him.
「もしあなたが彼に微笑み返していたら、あなたが彼に好意を持ったと勘違いされたかもしれません」
ご参考になれば幸いです。